37磁電式傳感器與-半導(dǎo)體敏感元件傳感器課件

1、第三章、傳感器測(cè)量原理3.6 磁電式傳感器 變換原理:利用電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)機(jī)械量轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。特點(diǎn)：靈敏度高，輸出功率大，只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量 。應(yīng)用：在振動(dòng)和轉(zhuǎn)速測(cè)量中應(yīng)用廣泛感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U為 磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁阻、線圈與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2 分類 磁電式動(dòng)圈式磁阻式線速度型角速度型N3.6 磁電式傳感器 3 動(dòng)圈式傳感器 3.6 磁電式傳感器 v3 動(dòng)圈式傳感器 3.6 磁電式傳感器 國(guó)產(chǎn)CD-1型振動(dòng)速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。這是一種恒磁通動(dòng)圈式磁電傳感器。其可動(dòng)部分包括芯桿、阻尼器和工作線圈，通過彈簧片與傳感

2、器外殼連接。圓柱形永久磁鐵用鋁架固定在外殼內(nèi)，軟鐵制的外殼同時(shí)也是傳感器磁系統(tǒng)的磁軛，并起屏蔽作用。磁系統(tǒng)有兩個(gè)空氣隙，一個(gè)放置工作線圈，另一個(gè)放置阻尼器。傳感器輸出的感應(yīng)電勢(shì)通過引線輸出到測(cè)量電路。 1.引線 2. 7. 彈簧片 3. 工作線圈 4.芯桿 5.永久磁鐵 6. 阻尼器 8.外殼 4 磁阻式傳感器:由運(yùn)動(dòng)著的物體來改變磁路的磁阻，而引起 磁力線增強(qiáng)或減弱，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3.6 磁電式傳感器 使用簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用來測(cè)量轉(zhuǎn)速、偏心量、振動(dòng)等當(dāng)可動(dòng)鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁路的磁阻發(fā)生周期性變化，其變化頻率f為可動(dòng)鐵芯轉(zhuǎn)速n的2倍。磁路的磁通以同樣的頻率f變化，因而線圈中輸出感應(yīng)電勢(shì)，

3、其頻率等于磁通的頻率f。 第三章、傳感器測(cè)量原理3.7 半導(dǎo)體敏感元件傳感器 1 磁電轉(zhuǎn)換元件傳感器 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 1)霍爾元件 iiiBabcdVH+ + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - -霍爾元件應(yīng)用 3.7 半導(dǎo)體敏感元件傳感器 案例：管道裂紋檢測(cè)3.7 半導(dǎo)體敏感元件傳感器 2 )光電池 光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料P-N結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件。+-PN常用的

4、有硅光電池 +-3、熱敏電阻傳感器 半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鈷、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。 典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，其結(jié)構(gòu)及溫度特性如圖所示。 3.7 半導(dǎo)體敏感元件傳感器 應(yīng)用 溫控器熱敏電阻3.7 半導(dǎo)體敏感元件傳感器 4 氣敏電阻傳感器 氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫、氧化錳等金屬氧化物制成敏感元件，當(dāng)它們吸收了氣體煙霧，如一氧化碳、醇等時(shí)，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，使元件溫度相應(yīng)增高，電阻發(fā)生變化。 氣敏傳感器應(yīng)用較廣泛的是用于防災(zāi)報(bào)警，如煤氣、或有毒氣體報(bào)警，也可用于對(duì)大氣污染

5、監(jiān)測(cè)、CO氣體測(cè)量、酒精濃度探測(cè)等方面。煙霧報(bào)警器酒精傳感器二氧化碳傳感器第三章、傳感器測(cè)量原理3.8傳感器選用原則 選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面的問題。 1、靈敏度 一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問題。 a)靈敏度過高引起的干擾問題； b)量程范圍。 c)交叉靈敏度問題。3.8傳感器選用原則 2 響應(yīng)特性 傳感器的響應(yīng)特性是指在所測(cè)頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測(cè)量條件。 實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，但總希望延遲的時(shí)間越短越好。 (光電、壓電；電容、電感、磁電式）3 線性范圍 任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)量精度的基本條件。 在許可限度內(nèi)，可以在傳感器的近似線性區(qū)域內(nèi)應(yīng)用。（變間隙型電容、電感傳感器）3.8傳感器選用原則 4 可靠性 可靠性是表示傳感器在規(guī)定條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。影響傳感器可靠性的因素是時(shí)間與環(huán)境。（電阻應(yīng)變式、變間隙型電容）5 精確度 傳感器的精確度是表示傳感器的