《傳感器與檢測技術(shù)簡明教程》-胡蓉 習(xí)題及答案 CH7 磁電式傳感器

第7章磁電式傳感器

一、單項選擇題

1、下列不屬于霍爾元件基本特性參數(shù)的是（）。

A.控制極內(nèi)阻B.不等位電阻

C.寄生直流電動勢D.零點殘余電壓

2、制造霍爾元件的半導(dǎo)體材料中，目前用的較多的是錯、錦化錮、碑化錮，其原因是這些

（）＜,

A.半導(dǎo)體材料的霍爾常數(shù)比金屬的大

B.半導(dǎo)體中電子遷移率比空穴高

C.半導(dǎo)體材料的電子遷移率比較大

D.N型半導(dǎo)體材料較適宜制造靈敏度較高的霍爾元件

3、磁電式傳感器測量電路中引入積分電路是為了測量（）o

A.位移B.速度

C.加速度D.光強

4、為了提高磁電式加速度傳感器的頻響范圍，一般通過下面哪個措施來實現(xiàn)（）o

A.減小彈簧片的剛度B.增加磁鐵的質(zhì)量

C.減小系統(tǒng)的阻尼力D.提高磁感應(yīng)強度

5、磁電式傳感器測量電路中引入微分電路是為了測量（）

A.位移B.速度

C.加速度D.光強

6、霍爾電勢與（）成反比

A.激勵電流B.磁感應(yīng)強度

C.霍爾器件寬度D.霍爾器件長度

7、霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的主要原因不包括（）

A.霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位上

B.半導(dǎo)體材料不均勻造成電阻率不均勻或幾何尺寸不均勻

C.周圍環(huán)境溫度變化

D.激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分配

二、多項選擇題

1、磁電作用主要分為（）。

A、電磁感應(yīng)B、霍爾效應(yīng)C、開磁路D、閉磁路

2、恒磁通磁電感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)可分為（）。

A、開磁路B、閉磁路C、動圈式D、動鐵式

3、磁電感應(yīng)式傳感器可測量的物理量包括（）。

A、轉(zhuǎn)諫B、振動C、位移D、扭矩

4、霍爾元件的類別特性可分為（）。

A、負(fù)載特性B、開關(guān)特性C、溫度特性D、線性特性

5、霍爾式傳感器可用于測量（）。

A、轉(zhuǎn)速B、加速度C、微位移D、壓力

三、填空題

1、通過將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器稱為磁敏式傳感器。

2、磁電作用主要分為和兩種情況。

3、磁電感應(yīng)式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動而在導(dǎo)體兩端輸出

的原理進(jìn)行工作的。

4、磁電感應(yīng)式傳感器是以原理為基礎(chǔ)的。

5、當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象

被稱為O

6、霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運動電荷受作用的結(jié)果。

7、霍爾元件的靈敏度與和有關(guān)。

8、霍爾元件的零位誤差主要包括和。

9、磁電式傳感器是半導(dǎo)體傳感器，是基于的一類傳感器。

10、磁電式傳感器是利用原理將運動速度轉(zhuǎn)換成信號輸出。

11、磁電式傳感器有溫度誤差，通常用分路進(jìn)行補償。

12、霍爾效應(yīng)是導(dǎo)體中的載流子在磁場中受作用發(fā)生的結(jié)果。

13、磁電式傳感器是利用而在產(chǎn)生感應(yīng)電

勢的原理進(jìn)行T作的C

14、霍爾傳感器的靈敏度與霍爾系數(shù)成正比而與成反比。

四、簡答題

1、簡述變磁通式和恒磁通式磁電傳感器的工作原理。

2、磁電式傳感器的誤差及其補償方法是什么？

3、根據(jù)圖1（假設(shè)控制電流垂直于紙面流進(jìn)或流出并且恒定），試證明霍爾式位移傳感器的

輸出電勢U與位移x成正比關(guān)系。除了測量位移外，霍爾式傳感器還有哪些應(yīng)用？

4、簡述霍爾電勢產(chǎn)生的原理。

5、A.圖2是兀件的基本測量電路。

B.圖2中各編號名稱：

①和②是；

③和④是O

C.圖2電路中的被測量是__________________________

6、磁電式傳感器與電感式傳感器有哪些不同？

7、磁電式傳感器主要用于測量哪些物理參數(shù)？

8、霍爾元件能夠測量哪些物理參數(shù)？

9、霍爾元件的不等位電勢的概念是什么？

10、使用霍爾元件時溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？

11、簡述霍爾效應(yīng)及構(gòu)成以及霍爾傳感器可能的應(yīng)用場合。

12、磁電式傳感器與電感式傳感潛有哪些不同？

13、什么是霍爾效應(yīng)？

14、霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？

15、如何提高霍爾傳感器的靈敏度？

16、為什么磁電感應(yīng)式傳感器的靈敏度在工作頻率較高時，將隨頻率增加而下降?

17、試解釋霍爾式位移傳感器的輸出電壓與位移成正比關(guān)系。

18、影響霍爾元件輸出零點的因素有哪些？如何補償？

四、計算題

1、某霍爾元件的1,b,d尺寸分別是1.0cm,0.35cm,0.1cm,沿】方向通以電流1=1.0mA,

在垂直1b面的方向加有均勻磁場B=0.3T,傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/(A?T),試求其輸

出霍爾電動勢及載流子濃度。

第7章磁電式傳感器

一、單項選擇題

題號答案知識點

1D霍爾元件基本特性

2D霍爾效應(yīng)

3A磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路

4I)磁電感應(yīng)式傳感器工作原理

5C磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路

6D霍爾式傳感器工作原理

7C霍爾元件基本特性

二、多項選擇題

題號答案知識點

1AB概述

2CD恒磁通式傳感器

3ABCD磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用

4BD霍爾元件基本特性

5ABCD霍爾式傳感器的應(yīng)用

三、填空題

題號答案知識點

1磁電作用概述

2電磁感應(yīng)；霍爾效應(yīng)概述

3感應(yīng)電動勢磁電感應(yīng)式傳感器

4電磁感應(yīng)磁電感應(yīng)式傳感器

5霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)

6磁場中洛倫茲力霍爾效應(yīng)

7元件的厚度；載流子的濃度霍爾效應(yīng)

8不等位電勢；寄生直流電動勢霍爾元件基本特性

9電磁感應(yīng)磁電式傳感器

10電磁感應(yīng)；電磁電式傳感器

11熱磁磁電式傳感器

12洛倫茲力；運動霍爾效應(yīng)

13導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動：導(dǎo)體兩端磁電式傳感器

14霍爾片厚度霍爾效應(yīng)

四、簡答題

1、答：恒磁通式傳感器是指在測量過程中使導(dǎo)體（線圈）位置相對『恒定磁通變化而實現(xiàn)

測量的一類磁電感應(yīng)式傳感器。

變磁通式磁電傳感器主要是靠改變磁路的磁通大小來進(jìn)行測量，即通過改變測量磁路中

氣隙的大小，從而改變磁路的磁阻來實現(xiàn)測量的。

知識點：磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理

2、答：磁電式傳感器的誤差主要有非線性誤差和溫度誤差。

非線性誤差的主要原因：當(dāng)磁電式傳感器在進(jìn)行測量時，傳感器線圈會有電流流過，這

時線圈會產(chǎn)生一定的交變磁通，此交變磁通會疊加在永久磁鐵產(chǎn)生的傅感器工件磁通上，導(dǎo)

致氣隙磁通變化。

補償非線性誤差的方法：在傳感器中加入補償線圈，補償線圈被通以一定的電流，適當(dāng)

選擇補償線圈的參數(shù)，使其產(chǎn)生的交變補償磁通可以與傳感器線圈本身產(chǎn)生的交變附加磁通

相互抵消。

溫度誤差產(chǎn)生的原因主要是受溫度變化的影響。

溫度誤差補償?shù)姆椒ㄊ窃诮Y(jié)構(gòu)允許的情況下，在傳感器的磁鐵下設(shè)置熱磁分路。

知識點：磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理

3、答：霍爾式位移傳感器輸出電動勢UH=KUIB.

在一定范圍內(nèi)，B正比于位移x,又霍爾電動勢正比于B,所以5正比于位于X。

除了測量位移外，霍爾式傳感器近可以測量轉(zhuǎn)速、壓力等。

知識點：霍爾效應(yīng)

4、答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為B的磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I

流過時，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前

端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場，該電場產(chǎn)生的力

阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時，電子積累也平衡，這時在垂直于電流和磁場的方向上將

產(chǎn)生電場，相應(yīng)的電勢稱為霍爾電勢

知識點：霍爾效應(yīng)

5、答：A.圖2是霍爾元件的基本測量電路。

B.圖2中各編號名稱：

①和②是霍爾電極;

③和⑷是.激勵電極（控制電極）。

C.圖2電路中的被測量是一磁感應(yīng)強度o

知識點：霍爾式傳感器的測量電路

6、答：a.磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。

電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測量的一種裝置。

b.磁電式傳感器具有頻響寬、動態(tài)范圍大的特點。而電感式傳感器存在交流零位信號，不宜

于高頻動態(tài)信號檢測；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動態(tài)測量。

知識點：磁電式傳感器

7、答：磁電式傳感器測量的物理參數(shù)有：磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速。

知識點：磁電式傳感器的應(yīng)用

8、答：霍爾元件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等。

知識點：霍爾式傳感器的應(yīng)用

9、答：霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場時，兩輸

出電極之間的空載電勢,可用輸出的電壓表示.

知識點：霍爾元件基本特性

10、答：溫度補償方法：分流電阻法：適用于恒流源供給控制電流的情況。電橋補償法

知識點：磁電式傳感器的工作原理

11、答：一塊長為1、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為磁場（磁場方向垂直于薄片）

中，當(dāng)有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢Uh。這種現(xiàn)象稱為霍

爾效應(yīng)。霍爾組件多用N型半導(dǎo)體材料，且比較薄?；魻柺絺鞲衅鬓D(zhuǎn)換效率較低，受溫度影

響大，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬、動態(tài)范圍（輸出電勢變化）大、無觸點,

使用壽命長、可靠性高、易微型億和集成電路化，因此在測量技術(shù)、自動控制、電磁測量、

計算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

知識點：霍爾效應(yīng)

12、答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器八

電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測量的一種裝置。

磁電式傳感器具有頻響寬、動態(tài)范圍大的特點。而電感式傳感器存在交流零位信號，不

宜于高頻動態(tài)信號檢測；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動態(tài)測量。

知識點：磁電式傳感器

13、答：當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這

一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。

知識點：霍爾效應(yīng)

TDID

14、答：霍爾電勢UH=Eub=vBb=——=R—=KIB

nedHdH

霍爾電勢與霍爾電場時、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚度d、電

子平均運動速度V、磁場感應(yīng)強度B、電流I有關(guān)。

知識點：霍爾效應(yīng)

RI

15、答：霍爾傳感器的靈敏度KH=」■=---o為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍

dned

爾元件常制成薄片形狀。又霍爾元件的靈敏度與載流子濃度成反比，所以可采用自由電子濃

度較低的材料作霍爾元件。

知識點：霍爾效應(yīng)

16、答：由磁電感式傳感器的傳遞函數(shù)及其幅頻特性可知，當(dāng)被測物振動頻率低于傳感

器的固有頻率時，傳感器的靈敏度（/。/口或^。/^）是隨振動頻率的升高而明顯增加的。

當(dāng)振動頻率遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率時，