第7章 磁學(xué)量傳感器

7.1磁電感應(yīng)式傳感器7.2霍爾式傳感器7.3新型磁學(xué)量傳感器

第7章磁學(xué)量傳感器傳感器原理及應(yīng)用第7章磁學(xué)量傳感器

7.1磁電感應(yīng)式傳感器

利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。有源傳感器。磁電式傳感器機(jī)械能電量磁敏傳感器磁學(xué)量電信號(hào)傳感器原理及應(yīng)用霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速磁電傳感器傳感器原理及應(yīng)用根據(jù)電磁感應(yīng)定律，N匝線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線，線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。e的大小與穿過(guò)線圈的磁通Φ變化率有關(guān)。

傳感器原理及應(yīng)用7.1.1工作原理線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)E與磁通變化率dΦ/dt關(guān)系:E＝-w兩種磁電傳感器結(jié)構(gòu):變磁通式和恒磁通式。變磁通式磁電傳感器,測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。

傳感器原理及應(yīng)用恒磁通式：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈也可以是磁鐵。變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁阻、磁通變化。

恒磁通式變磁通式（a）開(kāi)磁路（b）閉磁路傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用開(kāi)磁路變磁通式:線圈、磁鐵靜止不動(dòng),測(cè)量齒輪在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上,一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒,齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次,磁通變化一次,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪齒數(shù)的乘積。

傳感器原理及應(yīng)用

閉磁路變磁通式:轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí),外齒輪不動(dòng),內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化,引起磁路中磁通的變化,使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感生電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

恒磁通式磁電傳感器,由永久磁鐵、線圈、彈簧、金屬骨架等組成。運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈（動(dòng)圈式）,也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式）磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線,產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)傳感器原理及應(yīng)用

E=-B0Lwv

7.1.2基本特性

當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路中,磁電傳感器的輸出電流Io為

Io=

傳感器原理及應(yīng)用在磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=BLVsinαB為磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度；L為線圈導(dǎo)線的總長(zhǎng)度.以m計(jì).V為線圈和磁鐵間相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的線速度m／sα為運(yùn)動(dòng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度間的夾角，一般α為90，sinα=1.通過(guò)測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e就可測(cè)得線速度v.傳感器原理及應(yīng)用線圈在磁場(chǎng)中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=Bsωsinθ

ω為線圈和磁鐵間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度，

S為線圈所包圍的面積.以m2計(jì)。它的輸出電動(dòng)勢(shì)大小與運(yùn)動(dòng)速度成正比，只要磁感應(yīng)強(qiáng)度B和線圈L，S一定，它就是一只測(cè)速度的傳感器。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器的電流靈敏度為

SI=

輸出電壓和電壓靈敏度為

測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因:工作溫度變化,外界磁場(chǎng)干擾、機(jī)械振動(dòng)、沖擊等。傳感器原理及應(yīng)用

電流靈敏度相對(duì)誤差為傳感器原理及應(yīng)用

1.非線性誤差

原因:傳感器線圈內(nèi)有電流I流過(guò)時(shí),產(chǎn)生交變磁通ΦI,疊加在永久磁鐵的工作磁通上,使恒定的氣隙磁通變化,產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)方向與原工作磁場(chǎng)方向相反,減弱了工作磁場(chǎng)的作用,靈敏度隨著被測(cè)速度的增大而降低。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用線圈運(yùn)動(dòng)速度方向不同時(shí),傳感器的靈敏度具有不同的數(shù)值,靈敏度越高,線圈中電流越大,非線性越嚴(yán)重。為補(bǔ)償附加磁場(chǎng)干擾,在傳感器中加入補(bǔ)償線圈。如圖2（a）所示。產(chǎn)生的交變磁通與傳感線圈本身所產(chǎn)生的交變磁通互相抵消,進(jìn)行補(bǔ)償。

傳感器原理及應(yīng)用

2.溫度誤差

當(dāng)溫度變化時(shí)相對(duì)誤差為

γt≈(-4.5%)/10℃

采用熱磁分流器。由大負(fù)溫度系數(shù)的特殊磁性材料進(jìn)行溫度補(bǔ)償。保持空氣隙的工作磁通不隨溫度變化,維持傳感器靈敏度為常數(shù)。

傳感器原理及應(yīng)用7.1.3測(cè)量電路

磁電式傳感器是速度傳感器,要獲取被測(cè)位移、加速度,需要配用積分、微分電路。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用7.1.4應(yīng)用

傳感器原理及應(yīng)用7.1.4應(yīng)用1.動(dòng)圈式振動(dòng)速度傳感器傳感器原理及應(yīng)用

傳感器與被測(cè)物體連接,物體振動(dòng)時(shí),傳感器外殼和永久磁鐵也振動(dòng),產(chǎn)生正比于振動(dòng)速度的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈的輸出通過(guò)引線輸出到測(cè)量電路。測(cè)量振動(dòng)速度。傳感器原理及應(yīng)用在測(cè)量電路中接入積分電路,輸出電勢(shì)與位移成正比;測(cè)量電路中接入微分電路,輸出與加速度成正比。

傳感器原理及應(yīng)用

2.磁電式扭矩傳感器由永久磁場(chǎng)、感應(yīng)線圈和鐵芯組成。當(dāng)扭矩作用在扭轉(zhuǎn)軸上時(shí),兩個(gè)磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓u1和u2存在相位差。相位差與扭轉(zhuǎn)角成正比。傳感器把扭矩引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào)。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用7.2霍爾式傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。7.2.1霍爾效應(yīng)及霍爾元件1.霍爾效應(yīng)

置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體,當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí),載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用導(dǎo)電板中的電流是金屬中自由電子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。每個(gè)電子受洛侖磁力fm的作用，

fm大小為fm=eBv傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用電子在fm的作用下向上漂移,使金屬導(dǎo)電板上底面積累電子,下底面積累正電荷,形成附加內(nèi)電場(chǎng)EH霍爾電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為

EH=

傳感器原理及應(yīng)用

電子除受洛侖磁力作用外,還受到霍爾電場(chǎng)的作用力,當(dāng)電子所受洛侖磁力與霍爾電場(chǎng)作用力大小相等、方向相反時(shí),即傳感器原理及應(yīng)用

eEH=evB

則

EH=vB

此時(shí)電荷不再向兩底面積累,達(dá)到平衡狀態(tài)。

傳感器原理及應(yīng)用整理有

UH=RH

正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度,靈敏度與霍爾常數(shù)RH成正比與霍爾片厚度d成反比。傳感器原理及應(yīng)用若磁感應(yīng)強(qiáng)度B和元件平面法線方向成一角度θ時(shí)

UH=KHIBCOSθ利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器稱為霍爾傳感器。傳感器原理及應(yīng)用例如，選用KH=5mV／mA．kGs，控制電流為5mA的霍爾元件作線性測(cè)量元件，若要測(cè)量1Gs-10kGs的磁場(chǎng).

根據(jù)則霍爾器件最低輸出電勢(shì)UH為UH=5mV／mA．KGs*5mA*10-3KGs=25μV最大輸出電勢(shì)為UH=5mV／mA．KGs*5mA*10kGs=250mVUH=KHIB傳感器原理及應(yīng)用作開(kāi)關(guān)元件使用時(shí)，要選擇靈敏度高的霍爾器件。例如KH=20mV／mA．kGs，控制電流為2mA，施加一個(gè)300Gs的磁場(chǎng)，則輸出霍爾電勢(shì)為UH=20mV／mA．KGs*2mA*300Gs=12mV這時(shí)選用一般的放大器即可滿足。(UH=KHIB)傳感器原理及應(yīng)用RH=μρ霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率與電子遷移率μ的乘積?；魻栃?yīng)強(qiáng),則RH值大,要求霍爾片材料有較大的電阻率和載流子遷移率。

傳感器原理及應(yīng)用金屬材料載流子遷移率高,電阻率小。絕緣材料電阻率極高,載流子遷移率極低。半導(dǎo)體材料適于制造霍爾片。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用2.霍爾元件基本結(jié)構(gòu)

由霍爾片、引線和殼體組成,包括：激勵(lì)電極；霍爾電極。傳感器原理及應(yīng)用7.2.2霍爾傳感器基本電路

霍爾晶體外形矩形薄片有四根引線，兩端加激勵(lì)，兩端為輸出；電源E，控制電流I；

負(fù)載RL，R可調(diào)保證控制電流，

B磁場(chǎng)與元件面垂直（向里）。實(shí)測(cè)中可把I*B作輸入，也可把I或B單獨(dú)做輸入。通過(guò)霍爾電勢(shì)輸出測(cè)量結(jié)果。輸出Uo與I或B成正比關(guān)系。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

3.基本特性

1）額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流霍爾元件自身溫升10℃時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)電流稱為額定激勵(lì)電流。元件允許最大溫升所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱為最大允許激勵(lì)電流。希望選用盡可能大的激勵(lì)電流,傳感器原理及應(yīng)用

2）輸入電阻和輸出電阻激勵(lì)電極間的電阻值稱為輸入電阻。

電源內(nèi)阻為輸出電阻。傳感器原理及應(yīng)用

3）不等位電勢(shì)和不等位電阻

當(dāng)激勵(lì)電流為I時(shí),若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零,但實(shí)際不為零?？蛰d霍爾電勢(shì)稱不等位電勢(shì)。傳感器原理及應(yīng)用

原因有:①霍爾電極安裝位置不對(duì)稱;②半導(dǎo)體材料不均勻造成電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻;③激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。

傳感器原理及應(yīng)用不等位電勢(shì)可用不等位電阻表示是激勵(lì)電流流經(jīng)不等位電阻r0所產(chǎn)生的電壓。

傳感器原理及應(yīng)用

4）寄生直流電勢(shì)外加磁場(chǎng)為零,霍爾元件用交流激勵(lì),霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì),還有寄生直流電勢(shì)。

原因有:傳感器原理及應(yīng)用①激勵(lì)電極與霍爾電極接觸不良,形成非歐姆接觸,造成整流效果;②兩個(gè)霍爾電極大小不對(duì)稱,兩個(gè)電極點(diǎn)的熱容不同,散熱狀態(tài)不同形成極向溫差電勢(shì)。

傳感器原理及應(yīng)用

5）霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)

在磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流下,溫度每變化1℃時(shí),霍爾電勢(shì)變化的百分率。傳感器原理及應(yīng)用4.不等位電勢(shì)補(bǔ)償

要消除不等位電勢(shì),必須采用補(bǔ)償?shù)姆椒ā檫_(dá)到平衡，可在阻值較大的橋臂上并聯(lián)電阻,或在兩個(gè)橋臂上同時(shí)并聯(lián)電阻。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

5.霍爾元件溫度補(bǔ)償為減小溫度誤差,選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施,

傳感器原理及應(yīng)用

由UH=KHIB可看出：采用恒流源供電可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定.?；魻栐撵`敏系數(shù)KH也是溫度的函數(shù),隨溫度的變化引起霍爾電勢(shì)的變化。靈敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系可寫成傳感器原理及應(yīng)用KH=KH0（1+αΔT）

溫度系數(shù)α是正值,霍爾電勢(shì)隨溫度升高而增加（1+αΔT）倍。讓激勵(lì)電流I相應(yīng)地減小,保持KHI乘積不變,可抵消靈敏系數(shù)KH增加的影響。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

電路中用一個(gè)分流電阻Rp與激勵(lì)電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí),旁路分流電阻Rp自動(dòng)地分流,減少了霍爾元件的激勵(lì)電流I,達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹鞲衅髟砑皯?yīng)用在溫度補(bǔ)償電路中,電流值根據(jù)分流概念得

IH0=

溫度升至T時(shí),電路中各參數(shù)變?yōu)閭鞲衅髟砑皯?yīng)用

Ri=Ri0（1+δΔT）Rp=Rp0（1+βΔT）

則

傳感器原理及應(yīng)用

當(dāng)溫度升高ΔT,為使霍爾電勢(shì)不變,補(bǔ)償電路必須滿足溫升前、后的霍爾電勢(shì)不變,即傳感器原理及應(yīng)用

UH0=UH

KH0IH0B=KHIHB則

KH0IH0=KHIH

經(jīng)整理并略去α、β、(ΔT)2高次項(xiàng)后得

Rp0=

傳感器原理及應(yīng)用

當(dāng)霍爾元件選定后,Ri0、δ及α是確定值?？捎?jì)算出分流電阻Rp0及所需的溫度系數(shù)β值。傳感器原理及應(yīng)用7.2.2應(yīng)用1.微位移傳感器

由于磁鐵中間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0,霍爾元件輸出的霍爾電勢(shì)UH也等于零,位移Δx=0。傳感器原理及應(yīng)用

若霍爾元件在兩磁鐵中產(chǎn)生相對(duì)位移,霍爾元件感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度也隨之改變,這時(shí)UH不為零,其值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對(duì)位置的變化量。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用7.2霍爾式傳感器7.2.4霍爾傳感器的應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用霍爾傳感器位移測(cè)量原理霍爾壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用霍爾元件和磁體運(yùn)動(dòng)方式2.轉(zhuǎn)速傳感器

磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連,當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁性轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng),固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖,檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù),便可知被測(cè)轉(zhuǎn)速。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

3.計(jì)數(shù)裝置

霍爾開(kāi)關(guān)傳感器SL3501是集成霍爾元件,能感受到的磁場(chǎng)變化,可對(duì)金屬零件進(jìn)行計(jì)數(shù)檢測(cè)。

傳感器原理及應(yīng)用

當(dāng)鋼球通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)傳感器時(shí),傳感器可輸出脈沖電壓,經(jīng)運(yùn)算放大器放大后,驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體三極管工作,VT輸出端便可接計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),由顯示器顯示檢測(cè)數(shù)值。

傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用檢缺口檢齒傳感器原理及應(yīng)用霍爾元件測(cè)位置霍爾元件測(cè)角度傳感器原理及應(yīng)用

線性集成電路(測(cè)位移、測(cè)振動(dòng))

傳感器原理及應(yīng)用形成切換回差

開(kāi)關(guān)集成器件(測(cè)轉(zhuǎn)速、開(kāi)關(guān)控制、判斷NS極性)

B’、B’’形成切換回差,這是位置式作用傳感器的特點(diǎn),

作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)可防止干擾引起的誤動(dòng)作。傳感器原理及應(yīng)用霍爾開(kāi)關(guān)元件性能演示動(dòng)畫傳感器原理及應(yīng)用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)傳感器原理及應(yīng)用接口電路傳感器原理及應(yīng)用

五、霍爾傳感器的應(yīng)用根據(jù)UH=KHIBcosθ，有三個(gè)方面應(yīng)用.A.維持元件的輸入激勵(lì)電流I不變，使B變化、相對(duì)位置、相對(duì)角度改變，從而引起霍爾電勢(shì)改變。傳感器原理及應(yīng)用應(yīng)用有測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速表、角位移測(cè)量?jī)x、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器、霍爾式角度編碼器、基于微小位移測(cè)量原理的霍爾加速度計(jì)、微壓力計(jì)等.傳感器原理及應(yīng)用b.當(dāng)I與B兩者都作為變量時(shí)，傳感器的輸出與I、B的乘積成正比。應(yīng)用有模擬乘法器、功率計(jì)等。傳感器原理及應(yīng)用c.保持磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定不變，利用UH與I成正比的關(guān)系，做成過(guò)流控制裝置。傳感器原理及應(yīng)用主要用做無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，與后級(jí)電路接口.如圖所示，驅(qū)動(dòng)幾種常用元器件的接口電路。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

1．接近開(kāi)關(guān)

磁極的軸線與霍爾器件的軸線在同一直線上，當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾器件幾毫米時(shí)，霍爾器件的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)驅(qū)動(dòng)電路使繼電器吸合或釋放，運(yùn)動(dòng)部件停止移動(dòng)。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

2．霍爾轉(zhuǎn)速表

在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，將霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤，隨著齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁路的磁阻也周期性地變化，測(cè)量霍爾器件輸出的脈沖頻率就可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速.傳感器原理及應(yīng)用

3．角位移測(cè)量?jī)x

霍爾器件與被測(cè)物連動(dòng)，霍爾器件又在一個(gè)恒定的磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾電勢(shì)EH就反映了轉(zhuǎn)角θ的變化。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

4．汽車無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置傳感器原理及應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)磁輪鼓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾器件感受的磁場(chǎng)極性交替改變，傳感器原理及應(yīng)用

輸出一連串與汽缸活塞運(yùn)動(dòng)同步的脈沖信號(hào)去觸發(fā)晶體管功率開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火線圈二次側(cè)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，火花塞產(chǎn)生火花放電，完成汽缸點(diǎn)火過(guò)程。傳感器原理及應(yīng)用

5．微壓力傳感器

被測(cè)壓力p使彈性波紋膜盒膨脹，帶動(dòng)杠桿向上移動(dòng)，使霍爾器件在磁路系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)，改變了霍爾器件感受的磁場(chǎng)大小及方向，引起霍爾電勢(shì)的大小和極性的改變。用于測(cè)量微小壓力的變化。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

6．紗線定長(zhǎng)和自停裝置

霍爾元件H1和H2分別作為斷線和定長(zhǎng)的檢測(cè)元件。傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用

測(cè)長(zhǎng)輪每轉(zhuǎn)一圈，H2每輸出一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的紗線長(zhǎng)度就是2πR(R為測(cè)長(zhǎng)輪半徑).輸出的脈沖被送至計(jì)數(shù)器EN端，然后由4位BCD計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刂圃頌椋簻y(cè)長(zhǎng)輪上的磁體每掠過(guò)霍爾元件H2一次，H2便導(dǎo)通一次，輸出一個(gè)低電平。傳感器原理及應(yīng)用

當(dāng)計(jì)到預(yù)先設(shè)定的紗線長(zhǎng)度值時(shí)，A1-A4均為高電平，控制門打開(kāi)，輸出低電平，使控制門2的輸出為高電平，三極管T導(dǎo)通，繼電器吸合，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將機(jī)器停下，完成定長(zhǎng)控制過(guò)程。紗線在運(yùn)行中突然斷裂，張力輪便因失去紗線的張力而下落，輪上的磁鋼A緊靠霍爾元件H1,使H1由平時(shí)的關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)為通態(tài)，引腳(3)輸出低電平。傳感器原理及應(yīng)用

該低電平作用于控制門2后，同樣會(huì)使繼電器及關(guān)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，機(jī)器關(guān)停后等待操作人員處理斷線。電路中，控制門2的輸出端還與IC1的CL端連接，這樣一旦發(fā)生斷線，門2輸出的高電平立即將IC1封住，不讓計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，避免因測(cè)長(zhǎng)輪慣性轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的誤差計(jì)數(shù)現(xiàn)象。傳感器原理及應(yīng)用

應(yīng)用還有許多:電流傳感器、電度表、高斯計(jì)、液位計(jì)、加速度計(jì)等。傳感器原理及應(yīng)用

7.3新型磁學(xué)量傳感器

應(yīng)用霍爾效應(yīng)開(kāi)發(fā)出霍爾元件;應(yīng)用磁敏電阻效應(yīng)及半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，開(kāi)發(fā)出MR(磁敏電阻)、半導(dǎo)體磁敏器件新型磁敏元件與傳感器；利用磁光旋轉(zhuǎn)效應(yīng)開(kāi)發(fā)光磁通計(jì)；利用熱敏鐵氧體磁特性與溫度的關(guān)系開(kāi)發(fā)熱敏磁開(kāi)關(guān)等。傳感器原理及應(yīng)用磁敏傳感器

傳感器原理及應(yīng)用磁敏元件也是基于磁電轉(zhuǎn)換原理,60年代西門子公司研制了第一個(gè)磁敏元件,68年索尼公司研制成磁敏二極管,目前磁敏元件應(yīng)用廣泛。磁敏元件磁敏傳感器主要有：磁敏電阻；磁敏二極管；磁敏三極管；霍爾式磁敏傳感器。一、磁敏電阻

1．概念

簡(jiǎn)稱MR元件，基于磁阻效應(yīng)的磁敏元件。磁阻效應(yīng):當(dāng)一載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，其電阻會(huì)隨磁場(chǎng)而變化.當(dāng)溫度恒定時(shí)，在磁場(chǎng)內(nèi)，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的平方成正比。傳感器原理及應(yīng)用器件在電子參與導(dǎo)電的情況下，磁阻效應(yīng)方程為

ρB=ρ。(1+0．273μ2B2)ρB為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的電阻率；ρ。為零磁場(chǎng)下的電阻率；μ為電子遷移率；

傳感器原理及應(yīng)用

B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)電阻率變化為Δρ=ρB-ρ。時(shí)，則電阻率的相對(duì)變化為

Δρ/ρ。=0．273μ2B2=Kμ2B2

主要性能:磁敏電阻施加磁場(chǎng)，其電阻值比未加磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生明顯的變化。傳感器原理及應(yīng)用磁阻效應(yīng)除了與材料有關(guān)外，還與磁敏電阻的形狀有關(guān)。此時(shí)電阻率的相對(duì)變化與磁場(chǎng)強(qiáng)度和遷移率的關(guān)系可表達(dá)為Δρ/ρ。=K(μB)2[1-f(L/b)]

式中，L，b—分為電阻的長(zhǎng)和寬；f(L/b)