磁敏传感器磁敏传感器
磁敏传感器
2.磁敏电阻分类 是一种基于磁阻效应而制作的电阻体。它在外施磁场的 作用下(包括磁场强度及方向变化)能够改变自身的阻值。
5
6.3.1磁敏电阻
3.磁敏电阻结构与特性
LO GO
6
LO GO
6.3.1 6.3.2 6.3.3
磁敏电阻
磁敏二极管
磁敏晶体管
7
6.3.2 磁敏二极管
结构与原理
• 磁敏二极管的结构如左下图所 示。它是平面P＋-i-N＋型结构 的二极管。在高纯度半导体锗 的两端用合金法做成高掺杂P型 区和N型区。i区是高纯空间电 荷区，该区的长度远远大于载 流子扩散的长度。在i区的一个 侧面上，用扩散、研磨或扩散 杂质等方法制成高复合区r，在r 区域内载流子的复合速率较大。
9
6.3.2 磁敏二极管
主要技术特性及参数
磁敏二极管输出特性曲线
LO GO
磁敏二极管的伏安特性曲线
磁敏二极管的伏安特性曲线如图所示。当磁 感应强度B不同时，有着不同的伏安特性曲 线，线段AB为负载线。通过磁敏二极管的电 流越大，则在同一磁场作用下，输出电压越 大，灵敏度越高。在负向磁场作用下，磁敏 二极管的电阻小，电流大。在正向磁场作用 下，磁敏二极管的电阻大，电流小。
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -3 -2 -1 ΔIc/mA
一条直线。
B/0.1T 1 2 3 4 5
3BCM 磁敏三极管的磁电特性
17
再
见
c HI H+ P+
c
N+
N+ e
b
b e
12
r
(a)结构
( b)符号
6.3.3 磁敏晶体管
工作原理:
磁电磁敏式传感器课件
多功能化与智能化发展
总结词
磁电磁敏式传感器正朝着多功能化和智能化方向发展。
详细描述
多功能化是指传感器能够同时检测多种物理量，如磁场、温度、压力等。这可以通过在传感器结构中集成多个敏 感元件和信号处理电路来实现。智能化则是指传感器具备自校准、自诊断和自适应能力，能够根据环境变化进行 自动调整，提高测量精度和可靠性。
温度特性
温度稳定性
磁电磁敏式传感器在温度变化时，其 输出值的变化程度较小，具有较好的 温度稳定性。
温度补偿
为了减小温度对传感器输出的影响， 通常需要进行温度补偿，如采用热敏 电阻等元件实现温度补偿。
03
磁电磁敏式传感器的设计与 制造
设计原则
精度与灵敏度
稳定性与可靠性
设计时应考虑传感器精度和灵敏度，以确 保其能够准确、快速地响应磁场变化。
05
磁电磁敏式传感器的性能指 标与评价
灵敏度与分辨率
灵敏度
衡量传感器输出变化量与输入变化量之比， 是传感器的一项重要性能指标。磁电磁敏式 传感器的灵敏度高，能够检测微弱的磁场变 化。
分辨率
传感器能够分辨的最小输入变化量，反映传 感器的测量精度。磁电磁敏式传感器的分辨
率较高，能够准确测量磁场微小变化。
详细描述
磁电磁敏式传感器能够测量磁场的大小和方向，通过测量地球磁场或人工磁场，可以用于地质勘查、 矿产资源勘探等领域。在航空航天领域，磁力计可以用于检测和导航，而在电机控制中，它可以检测 电机的磁场强度和位置，实现精准控制。
电流测量
总结词
磁电磁敏式传感器能够非接触地测量电流，具有高精度、高灵敏度和宽测量范围的特点 。
工作原理
通过测量磁场的变化，将磁场的 变化转换为电信号，从而实现对 物理量的检测。
磁敏传感器的工作原理
磁敏传感器的工作原理
磁敏传感器是一种可以感应磁场的传感器，它可以将磁场的变化转化为电信号输出。
磁敏传感器的工作原理是基于磁阻效应或霍尔效应。
磁阻效应是一种磁敏传感器常用的工作原理之一。
它利用磁阻材料在外加磁场下电阻值的变化来感应磁场。
磁阻材料通常是由两种具有不同电阻的材料叠层组成，当外加磁场改变时，两种材料的电子结构的变化会导致磁阻材料的电阻值发生变化。
这种变化可以通过测量电路中的电压或电流来检测。
霍尔效应是另一种常用的磁敏传感器工作原理。
它利用材料在磁场下形成电势差的现象来感应磁场。
当材料中的载流子在外加磁场下偏转时，会在材料的两端产生电势差。
这个电势差可以通过连接到测量电路中的霍尔元件来测量。
霍尔元件通常是由半导体材料制成的，它们可以对电势差产生响应并转化为电信号。
磁敏传感器可以广泛应用于许多场合，例如测量电机转速、磁头位置、地磁场、车辆速度和方向等。
它们的优点是精度高、反应速度快、稳定性好和可靠性高。
因此，磁敏传感器已成为许多电子器件和系统中不可或缺的部分。
- 1 -。
传感器检测技术磁敏传感器
在L>W长方形磁阻材料上面制作许多平行等间距的金
属条(即短路栅格)，相当于许多扁条状磁阻串联。栅格
磁阻器件既增加了零磁场电阻值、又提高了磁阻器件的
灵敏度。
I
I
B
B
L
W
a
b
三、磁敏二 极管和磁敏 三极管
磁敏二极管、磁敏三极管是霍耳元件和磁敏 电阻之后发展起来的磁电转换元件。
优点：磁灵敏度高，磁灵敏度比霍耳元件高 数百甚至数千倍；能识别磁场的极性；体积 小、电路简单，应用广泛；在检测、控制等 方面普遍应用。
磁敏传感器
PART 1
UH＝ KH I B
1
2
KH—霍耳器件的乘 积灵敏度，与材料的 物理性质和几何尺寸 有关，表示单位磁感 应强度和单位控制电 流时霍耳电势的大小。
若磁感应强度B的方 向与电流方向夹角为 α，霍耳电势应为：
3
ＵH＝ KH I B sinα
4
注意：当控制电流的 方向或磁场方向改变 时，输出霍耳电势的 方向也改变。但当磁 场与电流同时改变方 向时，霍耳电势并不 改变方向。
磁敏二极管的结构和电路符号
(a)结构;
(b)电路符号
磁敏二极管的工作原理
ห้องสมุดไป่ตู้
当磁敏二极管的P区接电源正极，N区接电源负极，即外加正
偏压时，随着磁敏二极管所受磁场的变化，
空穴
电子
流过二极管的电流也在变化，
（a ）
P →→→ i
←←←
N 电流
也就是说二极管等效电阻随着 磁场的不同而不同。
复合区 H=
0
（b）
VH/(mV)
80
霍耳电势随负载电阻值而改变的情况
λ=∞
磁敏式传感器.课件
06
磁敏式传感器的发展趋势与展望
新材料的应用
高磁导率材料
01
利用具有高磁导率的材料，提高磁敏式传感器的灵敏度和响应
速度。
稀有金属材料
02
采用稀有金属材料，如稀土元素，以改良传感器的性能和稳定
性。
复合材料
03
通过将不同材料的优点结合，开发出具有优异性能的复合磁敏
材料。
新工艺的研发
薄膜工艺
利用薄膜工艺制备超薄、高灵敏度的磁敏元件， 提高传感器的精度和稳定性。
磁通元件
利用磁通效应，将磁场变化转化为 电压变化，从而检测磁场强度。
信号处理电路
01
02
03
放大器
将磁敏元件输出的微弱信 号进行放大，提高信号的 信噪比。
滤波器
对信号进行滤波处理，去 除噪声干扰，提高信号的 稳定性。
调制解调器
将磁敏元件输出的模拟信 号转换为数字信号，便于 后续处理。
输出装置
显示器
位置检测
位置检测概述
位置检测是控制系统中不可或缺的一环，磁 敏式传感器可用于位置检测。
位置检测原理
磁敏式传感器通过检测磁场的变化，判断物 体的位置和运动轨迹。
位置检测应用
在机器人、自动化生产线、医疗器械等领域 ，位置检测的应用越来越广泛。
位置检测优缺点
磁敏式传感器具有非接触、精度高等优点， 但也存在对环境磁场干扰敏锐等缺点。
具有较高的灵敏度。
线性输出
磁敏式传感器的输出信号与磁 场强度成线性关系，使得测量 结果更为准确可靠。
稳定性好
经过特殊工艺处理，磁敏式传 感器具有较好的温度特性和长 期稳定性。
抗干扰能力强
由于磁场不易受到电场、温度 等因素的干扰，因此磁敏式传 感器在复杂环境下仍能保持较
磁敏式传感器
13
非线性误差 （B旳影响）
主要原因：当磁电式传感器在进行
v
测量时，传感器线圈会有电流流过，
N
S
这时线圈会产生一定旳交变磁通，
此交变磁通会叠加在永久磁铁产生
旳传感器工作磁通上，造成气隙磁
通变化。
这种影响分为两种情况:附加电场 与工作电场方向相同（敏捷度增 大），或反之。
14
温度误差 （L和R旳影响）
当振动频率远不小于传感器固有频率时，传感器旳敏捷度接近为 一种常数，它基本上不随频率变化，即在这一频率范围内，传感 器旳输出电压与振动速度成正比关系，这一频段就是传感器旳理 想工作频段
在振动频率更高（过大）旳情况下，线圈阻抗增长，传感器敏捷 度会伴随振动频率旳增长反而下降
16
7.1.2 测量电路
U H K H IB KZ
32
转速旳测量（利用霍尔元件旳开关特征）
转速为： r N n N r/s
t tn
或： 2 f 2 r 2 N rad/s
tn
33
1k
a
100k
N S
c
d 4.7k
H
R
－
f
A
输出波形
Eb
12V
M
b 4.7k
＋ A741 Uo
1k
100k
采用霍尔元件旳转速测量电路：磁转子M旋转带动磁极旋转，霍尔元 件H感受到磁场强度发生变化，产生旳霍尔电势经差动运算放大器A放大 后输出矩形波，输出信号可反应转子旳转速。
角位移：e NBSw
假如导体旳运动方向与磁场方向成θ角呢？
5
恒磁通式传感器
磁路系统产生恒定旳 直流磁场，磁路中旳 工作气隙固定不变， 所以气隙中磁通是恒 定不变旳。
第6章-磁电磁敏式传感器
• 测速度时，传感器的输出电压正比于速度信号 u v ，可
以直接放大。
• 输出功率大，稳定可靠，但传感器尺寸大、重，输出阻抗 低，通常几十～几千欧，对后置电路要求低，干扰小。
CD-1 型震动速度传感器
工作频率 固有频率 灵敏度
• 磁阻元件在工作时通常需要加偏置磁 场，使磁敏电阻工作在线性区域。
• 无偏置磁场时只能检测磁场不能 判别磁性。输出弱磁场时磁阻与 磁场关系为：
R =R0（1+MB2）
R0 ——为零磁场内阻； M ——为零磁场系数；
• 外加偏置磁场时磁阻具有极性， 相当在检测磁场外加了偏置磁场， 工作点移到线性区，磁极性也作 为电阻值变化表现出来，这时电 阻值的变化为：
代入后：
UH
Bb
IB ned
RH
IB d
K H IB
霍尔常数
RH
1 ne
与材料有关
霍尔灵敏度
KH
RH d
与薄片尺寸有关
式中：ρ—电阻率、n —电子浓度、μ—电子迁移率 μ = υ / E 单位电场强度作用下载流子运动速度。
☻ 可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比
U K I B ☻ 讨论 H
敏 元
件
6.3.1 磁敏电阻
（1） 磁阻效应
➢ 载流导体置于磁场中，除了产生霍尔效应外，导体中载流子 因受洛仑兹力作用要发生偏转，磁场使载流子运动方向的偏 转使电流路径变化，起到了加大电阻的作用，磁场越强增大 电阻的作用越强。
☺ 外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象 称磁阻效应。
➢ 磁阻效应表达式为
冰箱磁敏传感器作用是什么
冰箱磁敏传感器作用是什么随着科技的不断发展，家用电器也在不断更新换代，冰箱作为家庭中不可或缺的电器之一，也在不断进行技术升级。
其中，磁敏传感器作为冰箱的重要组成部分之一，起着至关重要的作用。
本文将从磁敏传感器的定义、原理、作用和应用范围等方面进行详细介绍。
一、磁敏传感器的定义。
磁敏传感器是一种能够感知磁场变化并将其转化为电信号输出的传感器。
它通常由磁敏元件和信号处理电路组成，能够对磁场进行快速、准确的检测和测量。
在冰箱中，磁敏传感器主要用于检测冰箱门的开关状态，以及监测冰箱内部的温度和湿度等参数。
二、磁敏传感器的原理。
磁敏传感器的工作原理主要是基于磁阻效应或霍尔效应。
磁阻效应是指在外加磁场的作用下，磁敏元件的电阻发生变化，从而产生输出信号。
而霍尔效应是指当磁敏元件受到外加磁场的影响时，电荷载流子的运动方向发生改变，从而产生霍尔电压。
通过对这些输出信号的处理和分析，可以实现对磁场变化的感知和测量。
三、磁敏传感器的作用。
在冰箱中，磁敏传感器主要有以下几个作用：1. 检测冰箱门的开关状态。
冰箱门通常配备有磁性的密封条，当门关闭时密封条与磁敏传感器之间的磁场发生变化，传感器能够及时感知到门的状态，并将信号传输给控制系统，从而实现对冰箱门的开关状态进行监测和控制。
2. 监测冰箱内部的温度和湿度。
磁敏传感器可以通过感知磁场的变化来监测冰箱内部的温度和湿度等参数，从而帮助用户实时了解冰箱内部的环境情况，并调节冰箱的工作状态，以确保食物的新鲜和保存。
3. 实现智能控制和节能。
通过磁敏传感器对冰箱门的开关状态和环境参数的监测，可以实现智能控制和节能管理。
比如，当冰箱门长时间处于打开状态时，系统可以通过传感器的监测及时发出警报或自动关闭门，以防止能源的浪费和食物的损坏。
四、磁敏传感器的应用范围。
除了在冰箱中的应用外，磁敏传感器还广泛应用于工业自动化、汽车电子、医疗设备、通信设备等领域。
在工业自动化中，磁敏传感器可以用于检测物体的位置、速度和方向等信息，实现自动化生产和控制。
磁敏传感器介绍说明
长和日臻完善的这几十年中，质量、品种、产量都急速地上升，居于包括各
种半导体磁场传感器在内的各种磁场传感器使用数量的首位，全世界对它的
需求量达10亿只/年以上。但是，许多高精度应用对它们提出了越来越高的
要求，如更高的灵敏度，更低的失调电压（Offset Voltage）
磁敏二极管的灵敏度，可比霍尔器件高上1000倍，但它的输入和输出是
4、磁敏场效应管
将MOS场效应管的漏极做成对
称分离的Dl和D2(当然也可多于两
个漏极)。未加磁场时，漏极电流
ID1=ID2=ID/2，加上垂直于芯
片表面的磁场后，由于洛仑兹力的
偏转作用，使ID1≠ID2，ID1增大
多少，ID2就减小多少，ID1-ID和
外加磁场成比例，可作为磁场的量
度。
5、磁敏晶体管
个电场力，这个电场力会拒斥继续偏转过来的载流子，直到电场力和洛仑兹力相等，
建立一种动态平衡。这时，在半导体片两侧会产生电位差，这便是霍尔效应。
霍尔器件即是根据霍尔效应原理设计的磁场敏感元件，其中CCl和CC2为电流电极，
Sl和S2叫敏感电极，在CCl和CC2间通入工作电流I，在与芯片表面垂直的方向加上磁
一:引言
磁场传感器是可以将各种磁场
及其变化的量转变成电信号输出的
装置。
自然界和人类社会生活的许多
地方都存在磁场或与磁场相关的信
息。利用人工设置的永久磁体产生
的磁场，可作为许多种信息的载体。
因此，探测、采集、存储、转换、
复现和监控各种磁场和磁场中承载
的各种信息的任务，自然就落在磁
场传感器身上。在当今的信息社会
VH=mn GBV
（2）
式中：mn—在磁场作用下的载流子迁移率，又称霍尔迁移率。在n型材料中， mn
磁敏传感器的工作原理
磁敏传感器的工作原理
磁敏传感器（Magnetic Sensors）是物理传感器中最为重要的一种，用来检测某一事物的磁场强度。
它可以测量磁场相对于一个特定标准的强度，以及磁场的方向。
磁敏传感器可以用来检测永久磁体、自发磁体、非永久磁体以及其它磁性物质的磁场。
磁敏传感器的工作原理是：当检测到的磁场变化时，传感器的电容变化，或者变化传感器内部的负载电阻，从而改变传感器电路的输出电流，从而获得磁场的数据。
磁敏传感器可以分为三类：磁敏电阻传感器、磁敏半导体传感器和磁敏磁芯传感器。
它们的工作原理都大体相同，只是在实现技术上有所不同。
磁敏电阻传感器是由一个特殊的磁敏半导体电阻片和一个可变
电阻器构成的电路。
当检测到的磁场变化时，电路中的磁敏电阻片会产生变化，而可变电阻器则会做出准确的调节，从而提供准确的测量数据。
磁敏半导体传感器是由磁敏半导体构成的一个电路。
当检测到的磁场变化时，磁敏半导体会产生变化，从而改变电路的输出电压，从而获得磁场的准确数据。
磁敏磁芯传感器是由一个特殊的磁芯和一个电阻构成的电路。
当检测到的磁场变化时，磁芯会对电阻产生感应，通过测量电阻对外界磁场的反应来获得磁场的数据。
磁敏传感器的应用非常广泛，目前已经应用在工业自动化、家用
电器、航空、航天等方面。
未来，磁敏传感器在更多领域得到应用，并可以为社会带来更多的好处。
磁敏式传感器资料
其他应用场景
电机电流监测
在电机控制系统中，磁敏式传感器可以监测电机的电流大小和变化，用于过流保护和电 机控制。
磁场异常检测
在某些特定应用中，如磁共振成像、核磁共振等，磁敏式传感器可以用于检测磁场异常 和信号变化。
04
磁敏式传感器的技术参数
灵敏度与分辨率
灵敏度
磁敏式传感器对磁场变化的响应程度，通常以输出电压或电流表示。高灵敏度传感器能够检测微弱的磁场变化， 提高测量精度。
根据实际测量需求选择合适的 测量范围，确保传感器能够准
确检测目标磁场。
灵敏度
选择高灵敏度的传感器，能够 更好地检测微弱磁场变化，提 高测量精度。
线性度
选择线性度好的传感器，能够 减小测量误差，提高测量准确 性。
稳定性
选择稳定性好的传感器，能够 保证长期使用过程中性能稳定
，降低误差。
使用方法与步骤
安装
02
磁敏式传感器概述
定义与工作原理
定义
磁敏式传感器是一种能够检测磁场变 化的传感器，通过将磁场变化转换成 电信号，实现对磁场参数的测量。
工作原理
磁敏式传感器利用磁敏元件（如霍尔 元件、磁阻元件等）感知磁场的变化 ，通过内部的电路将磁场信号转换成 电信号输出。
分类与应用
分类
磁敏式传感器根据工作原理和结构可分为霍尔元件、磁阻元件、磁通门等类型。
维护与保养建议
定期检查
定期检查传感器的外观、连接线和固定情况，确保传感器正常工作。
清洁
定期清洁传感器表面，保持清洁状态，避免灰尘和污垢影响测量精度。
更换元件
如发现传感器内部元件损坏或老化，应及时更换，保证传感器性能稳 定。
存储
在长期不使用时，应将传感器存放在干燥、避光的地方，避免潮湿、 高温和腐蚀等环境因素影响传感器的性能和使用寿命。
磁敏式传感器的工作原理
磁敏式传感器的工作原理嗨，朋友们！今天咱们来聊一聊特别神奇的磁敏式传感器。
这东西啊，就像是一个超级敏锐的小侦探，对磁场的变化那可是明察秋毫呢。
先来说说磁敏式传感器到底是个啥吧。
你可以把它想象成一个有特殊能力的小玩意儿，它的主要任务就是感知周围磁场的各种变化。
那它为啥能有这个本事呢？这就和它内部的构造以及物理原理分不开啦。
我有个朋友小李，他是个电子设备迷。
有一次我们俩聊到磁敏式传感器的时候，他眼睛都放光了。
他跟我说：“你知道吗？磁敏式传感器就像是磁场世界里的耳朵，能听到磁场发出的那些‘悄悄话’。
”我当时就被他这个比喻给逗乐了，不过仔细想想，还真是这么回事呢。
磁敏式传感器有好几种类型，像霍尔传感器就是比较常见的一种。
这霍尔传感器的工作原理就像是一场巧妙的电荷舞会。
在一块半导体薄片的两端通上电流，这时候如果在垂直于电流的方向加上磁场，嘿，神奇的事情就发生了。
那些电荷就像是一群听话的小士兵，在磁场这个指挥官的影响下，它们开始往一边偏移了。
这样一来，在半导体薄片的另外两边就会产生一个电压差。
这个电压差可不得了，它就像是一个信号旗，告诉我们周围磁场的情况呢。
我当时就问小李：“这电荷怎么就这么听话，说偏移就偏移啊？”小李笑着说：“这就是物理的魅力呀，就好像风一吹，树叶就跟着动一样自然。
”还有磁阻传感器，这东西的工作原理也很有趣。
你可以把磁阻传感器里面的电阻材料想象成一条布满了小障碍的道路。
正常情况下，电流在这个材料里流动就像汽车在路上行驶，还算顺畅。
可是一旦有磁场靠近，就好像突然在路上设置了一些无形的路障，电流流动就变得困难起来了，电阻就增大了。
反过来，如果磁场的方向或者强度改变了，这些“路障”的布局也会跟着改变，电阻也就跟着变了。
这多神奇啊！我跟小李讨论这个的时候，我们都感叹大自然的规律真是妙不可言。
咱们再说说这些磁敏式传感器在实际生活中的应用吧。
就拿汽车来说，现在很多汽车里都安装了磁敏式传感器。
比如说在汽车的速度检测系统里，通过磁敏式传感器来检测车轮转动时磁场的变化，从而准确地算出汽车的速度。
磁敏传感器
在磁敏传感器中，霍尔元件及霍尔传感器的生产量是最大的。它主要用于无 刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY 记录仪、 打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。另外，霍尔元件及霍尔传感器还用于测 转速、流量、流速及利用它制成高斯计、电流计、功率计等仪器。
额定控制电流 Ic 为使霍尔元件在空气中产生 10℃温升的控制电流。Ic 大小 与霍尔芯片的尺寸有关，尺寸越小，Ic 越小。一般为几 mA—几十 mA（尺寸大 的可达数百 mA）。
不等位电势（也称为非平衡电压或残留电压）Uo 和不等位电阻 Ro 霍尔元件在额定控制电流作用下，不加外磁场时，其霍尔电势电极间的电 势为不等位电势。它主要与两个电极不在同一个等位面上及其材料电阻率不均等 因素有关。可以用输出的电压表示，或用空载霍尔电压 UH 的百分数表示，一般 Uo 不大于 10mV 或±20%UH。 不等位电势与额定控制电流之比称为不等位电阻。Uo 及 Ro 越小越好。 灵敏度 kH 灵敏度是在单位磁感应强度下，通以单位控制电流所产生的霍尔电势。 寄生直流电势 UOD 在不加外磁场时，交流控制电流通过霍尔元件而在霍尔电势极间产生的直流 电势为 UOD。它主要是由电极与基片之间的非完全欧姆接触所产生的整流效应 造成的。 霍尔电势温度系数 α α 为温度每变化 1℃霍尔电势傍晚的百分率。这一参数对测量仪器十分重要。 若仪器要求精度高时，要选择 α 值小的元件，必要时还要家温度补偿电路。 电阻温度系数 β β 为温度每变化 1℃霍尔元件材料的电阻变化率（用百分比表示）。 （3）温度补偿及不等位电势补偿 温度补偿
磁敏传感器应用举例及原理
磁敏传感器应用举例及原理磁敏传感器，简称磁传感器，是一种常用的磁性测量设备。
它可以测量磁场、磁铁、电机转速、位置、方位、温度等一系列参数，具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点。
本文将从磁传感器的应用举例及原理两个方面进行详细介绍。
一、磁传感器的应用举例1. 磁传感器在汽车领域的应用磁传感器在汽车领域中有着广泛的应用。
例如，在发动机控制系统中，磁传感器能够感知发动机传动轴的旋转速度，并将这一信息反馈给电控单元，从而实现发动机控制、点火、燃烧等功能；在刹车系统中，磁传感器能够感知刹车踏板的行程，并将这一信息传输给ABS系统，实现刹车压力的控制和调节等多个功能。
2. 磁传感器在工业领域的应用在工业领域中，磁传感器同样有着广泛的应用。
例如，在机器人的调节和控制中，磁传感器能够感知各个机械部件的位置、速度和方向等信息，从而实现机器人的动作调节、定位和导航等功能；在电机控制领域中，磁传感器能够感知电机的转速和位置等信息，并将这些信息反馈给电控单元，实现电机运转的控制和调整。
3. 磁传感器在安防领域的应用磁传感器在安防领域中同样有着广泛的应用。
例如，在门禁系统中，磁传感器能够检测门体是否关闭，从而实现门禁的控制和管理；在反盗系统中，磁传感器能够感知物品是否被移动或者被拆下，从而实现对物品的监控和保护。
二、磁传感器的原理磁传感器的本质原理是利用霍尔效应或者安培效应检测磁场的强度和方向等参数。
下面我们分别介绍这两种检测方法的原理。
1. 霍尔效应检测磁场霍尔效应是指在材料内注入电流时，当该材料与磁场相交时，磁场会使材料内的自由电子沿磁力线运动，并在材料内产生电压差。
这种电压差称为霍尔电压，具有与磁场强度和方向等相关的特性。
因此，通过测量材料内的霍尔电压，可以确定磁场的强度和方向。
2. 安培效应检测磁场安培效应是指在传导物质中流过电流时，当该物质与磁场相交时，磁场会使该物质内的电荷载流子发生偏转或者旋转，产生感应电势。
磁敏传感器-
E k d
dt
式中 k——比例系数。
二、磁通门式磁敏传感器的二次谐波法测磁原理
磁通门传感器的磁芯几何形状
磁芯非闭合式磁芯长长 长方条 条形形 形磁双 单芯磁 磁芯 芯
最大特点：适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。 传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测纵向向
量T、垂直向量Z，也可测ΔT、ΔZ，不受磁场梯度影响，
测量的灵敏度可达0.01nT，且可和磁秤混合使用组成磁 测仪器。 应用：航空、地面、测井等方面的磁法勘探，在军事上， 也可用于寻找地下武器（炮弹、地雷等）和反潜。还可 用于预报天然地震及空间磁测等。
2、完全逆磁性，迈斯纳(Meissner)效应， 或排磁效应
（a）
（b）
迈斯纳效应示意图
（a）正常态时，超导体内部磁场分布
（b）在超导态时，超导体内部磁场分布
超导体不管在有无外磁场存在情况下，一旦进入超导 状态，其内部磁场均为零，即磁场不能进入超导体内 部而具有排磁性，亦称之为迈斯纳效应。
超导球
按下列步骤进行：
(1)常态让磁场H穿过圆筒的中空部分。
(2)超导态筒的中空部分有磁场。
(3)超导态撤掉磁场H，圆筒的中
感生电流
空部分仍有磁场，并使磁场保持 不变。称为冻结磁通现象。
H≠0 T<TC
冻结磁通示意图
超导圆筒在超导态时，中空部分的磁通量是量子化的，
并且只能取φ0的整数倍，而不能取任何别的值。
测量外磁场的灵敏度与测定振荡的次数n的精度及φ的大
小有关。设n可测准至一个周期的1/100，则测得最小的
(传感器技术及应用)第5章磁敏传感器
02
磁敏传感器的技术原理
霍尔效应
总结词
霍尔效应是磁敏传感器中应用最广泛的技术原理之一，它利用磁场对导体中载流子的作用力来检测磁 场。
详细描述
当导体中通入电流时，磁场会对载流子施加洛伦兹力，使载流子在导体中偏转，产生霍尔电压。霍尔 电压的大小与磁场强度成正比，因此可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场强度。
工作原理
磁敏传感器利用磁电效应、霍尔 效应、磁阻效应等物理原理，将 磁场变化转换成电信号，电信号 经过处理后可以输出磁场参数。
分类与特点
分类
磁敏传感器有多种类型，包括霍尔元 件、霍尔集成电路、磁阻元件、磁通 门等。
特点
磁敏传感器具有高灵敏度、高精度、 稳定性好、抗干扰能力强等优点，能 够实现对微弱磁场变化的精确测量。
磁性材料检测
磁敏传感器可以检测磁性材料的磁性 特征，如磁滞回线、矫顽力等，常用 于磁性材料的研究和生产过程中。
电流测量
直流电流测量
磁敏传感器可以测量直流电流的大小， 常用于电池电量检测、电路保护等领域 。
VS
交流电流测量
磁敏传感器也可以测量交流电流的大小， 常用于电网监测、电机控制等领域。
位置和角度检测
详细描述
磁通门技术利用铁磁材料的磁化曲线非线性的特点，将交变磁场转化为电压或电流信号。磁通门技术的优点在于 其具有较高的灵敏度和精度，可以用于测量弱磁场和磁场分布。
03
磁敏传感器的应用实例
磁场测量
磁场强度检测
磁敏传感器能够检测磁场强度，常用 于地质勘测、航空航天、医疗等领域， 如检测地球磁场、磁场异常点等。
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05
磁敏传感器与其他传感 器的比较
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指南针
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一、霍尔 传感器
1. 霍尔效应
霍尔传感器是利用半导体材料 的霍尔效应进行测量的一种传 感器。所谓霍尔效应（Hall effect），是指置于磁场中的 导体或半导体内通入电流，若 电流与磁场方向垂直，则在磁 场和电流都垂直的方向上会出 现一个电势差。
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一、霍尔 传感器
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三、磁敏电阻 磁敏晶体管
（3）作为无触点电位器 用磁敏电阻作为无触点电位器的原理图所示的基本一样， 只是将磁敏电阻R1与R2分别制成两个半圆形，共同组成一 个圆环，永久磁铁是面积是与次面电阻面积相同的半圆，形 成360°旋转。当永久磁铁完全覆盖R1时，输出电压最小； 当永久磁铁顺时针旋转90°时，恰好覆盖R1、R2各一半时， 则输出电压为输入电压的1/2；当R2全部被永久磁铁覆盖时 ，此时输出电压最大，如照片所示为无触点电位器实物。
EH= KHBIcosθ
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一、霍尔 传感器
3. 霍尔元件特性参数
（1）输入电阻 Ri 霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。 （2）最大激励电流Im 由于霍尔电动势随激励电流增大而增大，故在应用中总 希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的 功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂 增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流 ，它的数值从几毫安至十几毫安。 （3）灵敏度KH 其单位为mV／（mA·T）。
霍尔效应动态演示
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a b
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一、霍尔 传感器
2. 霍尔电动势
由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片 上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势 EH可用下式表示：
EH= KHBI 式中KH——霍尔元件的灵敏度。 若磁感应强度 B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某 一角度θ时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度 是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcosθ， 这时的霍尔电动势为：
霍尔线性输出型集成传感器 是将霍尔元件和恒流源、线形 差动放大器以及其他电路等制 作在一块芯片上，输出的是模 拟量，测量精度高、线性度好， 往往限于特殊场合应用。如照 片UGN3503UA型线性输出型 传感器所示。
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二、霍尔集成 传感器
2．霍尔开关输出型集成传感器
霍尔开关输出型集成传感器是将霍尔元件和稳压电路、 低耗放大器、施密特触发器以及OC门等制作在一块芯片 上。A11当01EU磁A-T型场单极强性霍度尔开超关传过感器规定工作点时，SS41OF双C极性门霍尔由开关高传感阻器 状态变 为低阻状态(即导通状态)，输出的霍尔电动势由高至低； 当磁场强度低于释放点时，OC门重新恢复成高阻状态， 输出的霍尔电动势由低至高。输出的是数字量，通常与微 型计算机等数字电路兼容，具有无触点、无磨损、输出波 形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm 级）。集成电路采用了各种补偿和保护措施，其工作温度 范围可达－55℃～150℃。因此应用十分广泛。
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三、磁敏电阻 磁敏晶体管
2. 磁敏二极管传感器
它是一种对磁场极为敏感的半导体器件，是为了探测较 弱磁场而设计的。有硅磁敏二级管和锗磁敏二级管两种。 与普通二极管区别：普通二极管PN结的基区很短，以避免 载流子在基区里复合；而磁敏二级管的PN结却有很长的基 区，大于载流子的扩散长度，但基区是由接近本征半导体 的高阻材料构成的。磁敏二极管属于长基区二极管，是 P+—i—N-型，其结构和电路符号如图所示（图中 表示磁 场）。其中i区为本征（不掺杂）的或接近本征的半导体， 其长度为L，它比载流子扩散长度大数倍，两端分别为重掺 杂的P+、N+区，在i区的一个侧面上，再做一个高复合区r， 在r区域内载流子的复合速率较大。
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一、霍尔 传感器
3. 霍尔元件特性参数
（4）最大磁感应强度 Bm 磁感应强度超过 Bm时，霍尔电动势的非线性误差将明显 增大，Bm的数值一般小于零点几特斯拉。 （5）不等位电动势 在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间 的开路电压称为不等位电动势。 （6）霍尔电动势温度系数 在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化l℃时霍 尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔 元件的材料有关，一般约为0.1％左右。在要求较高的场合 ，应选择低温漂的霍尔元件。
传感器与自动检测
第六章 磁敏传感器
生活中我们遇到过 汽车行驶中遇到紧急情况下——汽车防抱死装置
利用银行卡刷卡消费
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这是为什么
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第六章 磁敏传感器
磁敏传感器是一
种利用导体和半导
体的磁电转换原理，
对磁感应强度、磁
场强度和磁通量敏
司南
感把磁学量转换成
电信系的传感器。
指南鱼
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三、磁敏电阻 磁敏晶体管
1.磁敏电阻
磁敏电阻传感器又称磁控电阻传感器，简称磁敏电阻或 磁控电阻，是一种对磁场敏感的半导体元件。根据电场和 磁场的原理，当在铁磁合金薄带的长度方向施加一个电流 时，如果在垂直于电流的方向再施加磁场，铁磁性材料中 就有磁阻的非均质现象出现，从而引起合金带自身的阻值 变化，这种现象称为磁阻效应。
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一、霍尔 传感器
4.霍尔元件的类型 当电流恒定时，这个值与磁场的强弱成正比。在实际使 用中霍尔元件传感器按构造分：有无铁心型、铁心型和测 试用探针霍尔集成电路三类。按出线端子分：有三端子组 件、四端子组件和五端子组件三种类型。
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三、磁敏电阻 磁敏晶体管
1．霍尔线性输出型集成传感 器
半导体磁阻电阻一般是由InSb材料制作的，磁阻效应还 与样品的形状、尺寸密切相关。这种与样品形状、尺寸有 关的磁阻磁阻传感器的灵敏度，形状通常为矩形。
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三、磁敏电阻 磁敏晶体管
磁敏电阻的应用比较广泛，在自动控 制中的应用主要有以下几个方面：