電動(dòng)勢式傳感器

1、第六章 電動(dòng)勢式傳感器,6.1 磁電式傳感器,一工作原理,電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢與線圈對磁場的相對運(yùn)動(dòng)線速度或角速度成正比，因此磁電式傳感器用于測量線速度與角速度,在測量電路中接入微分或積分電路則可用來測量運(yùn)動(dòng)的位移和加速度,二傳感器的靈敏度,三 測量電路,四應(yīng)用舉例,1振動(dòng)速度傳感器,2直流測速發(fā)電機(jī),它的結(jié)構(gòu)類似小型直流電機(jī)，大多采用永磁勵(lì)磁方式，其輸出直流電壓為,一般的直流伺服電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)與測速電機(jī)相同，但由于測量誤差較大，在測量精度要求較高時(shí)不能用作測速發(fā)電機(jī),沒有相位誤差，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴、會產(chǎn)生高頻干擾,3交流測速發(fā)機(jī),4磁電式轉(zhuǎn)速傳感器,輸出頻率,5電磁流量計(jì),因?yàn)?所以,6

2、.2 壓電晶體傳感器,壓電傳感是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的一種有源傳感器。在外力作用下，某些物質(zhì)變形后其表面會產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量電測的目的,壓電傳感器尺寸小，重量輕，工作頻率寬，可測量變化很快的動(dòng)態(tài)壓力、加速度、振動(dòng)等,一壓電效應(yīng),某些電介質(zhì)物質(zhì)，當(dāng)沿一定方向受到外力作用而變形時(shí)，在它的兩個(gè)表面會產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)將外力去掉后，又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng),沿X軸方向受壓力,沿X軸方向受拉力,沿Y軸方向受壓力,沿Y軸方向受拉力,晶片上電荷的極性與受力方向的關(guān)系,二壓電材料,1壓電晶體,石英晶體（SiO2），鈮酸鋰(LiNbO3)，鉭酸鋰(LiTaO3)，鍺酸鋰(LiG

3、eO3,2壓電陶瓷,鈦酸鋇（BaTiO3），鋯鈦酸鋇（PZT）等,聚二氟乙烯（PVF2）高分子壓電材料,未極化時(shí)，電疇排列雜亂無章。呈中性，不具有壓電性質(zhì),在施加外電場時(shí)，電疇轉(zhuǎn)到與外電場一致,極化后，兩端出現(xiàn)束縛電荷，吸引一層外來電荷，因而仍呈中性。在外力的作用下，極化電疇變化使兩極板上電荷變化,三壓電傳感器的等效電路,1. 壓電傳感器的等效電路,2. 壓電晶片的連接方式,串聯(lián),并聯(lián),四壓電傳感器的測量電路（前置放大器,1. 電壓放大器,采用電壓放大器要考慮的兩個(gè)主要問題,1）輸入電阻要大,電路的時(shí)間常數(shù)是由等效電阻及等效電容來決定的,前置放大器有兩個(gè)作用： (1) 放大傳感器輸出的微弱信號

4、； (2) 將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出,2） 測量系統(tǒng)的靈敏度與連接電纜的分布電容有關(guān),傳感器的輸出電壓或電壓放大器的輸入電壓,可見，當(dāng)改變連接傳感器與前置放大器的電纜長度時(shí)，CC 將改變，ui 也隨之變化，從而使整個(gè)測量系統(tǒng)的輸出電壓與電纜電容有關(guān),為了保證測量系統(tǒng)有一定的帶寬，要求輸入電阻一定要大,2、電荷放大器,電荷放大器是一個(gè)有反饋電容的高增益運(yùn)算放大器,在不考慮電荷泄漏的情況下（不考慮電阻,在電荷放大器中，輸出電壓與電纜電容無關(guān)，只與電荷成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn),電路的時(shí)間常數(shù)是由等效電阻及等效電容來決定的,與使用電壓放大器相比時(shí)間常數(shù)要大得多，對輸入電阻的要求相對

5、降低,五應(yīng)用舉例,1壓電加速度傳感器,2壓電式壓力傳感器,3基于壓電效應(yīng)的超聲波傳感器,1) 探傷,2) 側(cè)厚,3) 檢測材料,6.3 霍爾傳感器,一霍爾元件的基本工作原理,1半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng),在圖中所示的半導(dǎo)體薄片兩端通以電流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，那么，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電勢EH（稱為霍爾電動(dòng)勢）。這種現(xiàn)象成為霍爾效應(yīng),2工作原理,3. 基本電路,二 霍爾元件的測量誤差及其補(bǔ)償,1不等位電勢及其補(bǔ)償,當(dāng)磁場為零時(shí)輸出電壓應(yīng)該為零，如果此時(shí)輸出電壓不為零，即意味著存在著一個(gè)零位誤差,不等位電勢,2溫度誤差及其補(bǔ)償,補(bǔ)償方法,1）恒流源供電,2）恒流源供電再并一個(gè)合適的電阻,當(dāng)溫度為 T0 時(shí),當(dāng)溫度為 T 時(shí),要求溫度變化時(shí)輸出不變 即,三霍爾傳感器的使用,1主要技術(shù)參數(shù),1）輸入電阻（RIN）和輸出電阻（Rout,2）額定控制電流 IC,3）寄生直流電勢UOD,4）不等位電勢U0和不等位電阻R0 （不等位電勢與額定控制電流之比稱為不等位電阻。,5）靈敏度KH,6）霍爾電勢溫度系數(shù),7）電阻溫度系數(shù),2元件的連接,正確接法,錯(cuò)誤