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7.1 磁電感應(yīng)式傳感器 7.2 霍爾式傳感器,第7章 磁電式傳感器,返回主目錄,通過(guò)磁電作用將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的設(shè)備稱(chēng)作電磁式傳感器，常用的有磁電感應(yīng)式和霍爾式兩種。,1,7.1 磁電感應(yīng)式傳感器 磁電感應(yīng)式傳感器又稱(chēng)磁電式傳感器, 是利用電磁感應(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。 它的特點(diǎn)是不需要輔助電源就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，屬于有源傳感器。,一、 磁電式傳感器工作原理 根據(jù)電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)W匝線圈在恒定磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí), 設(shè)穿過(guò)線圈的磁通為Φ, 則線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì) E 為：,2,磁電式傳感器有 變磁通式和恒磁通式兩種結(jié)構(gòu)。  1. 變磁通式磁電傳感器 變磁通式磁電傳感器，主要用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。它又分為開(kāi)磁路和閉磁路兩種： 圖7 – 1(a) 為開(kāi)磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng), 測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上, 隨之一起轉(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, 磁通也就變化一次, 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì), 其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪齒數(shù)的乘積（即f=nZ/60)。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 但輸出信號(hào)較小, 且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速。。,3,圖7 - 1(b) 為閉磁路變磁通式, 它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪和外齒輪、永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成, 內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。 當(dāng)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, 從而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)。顯然，感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。,4,2. 恒磁通式磁電傳感器 圖7-2 為恒磁通式磁電傳感器。它的磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng), 磁路中的工作氣隙固定不變, 因而氣隙中磁通也是恒定不變的。其運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈（動(dòng)圈式）, 也可以是磁鐵（動(dòng)鐵式）, 動(dòng)圈式（圖7 - 2（a））和動(dòng)鐵式（圖7 - 2(b)）的工作原理是完全相同的。 當(dāng)殼體隨被測(cè)振動(dòng)體一起振動(dòng)時(shí), 由于彈簧較軟, 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相對(duì)較大。當(dāng)振動(dòng)頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時(shí), 運(yùn)動(dòng)部件慣性很大, 來(lái)不及隨振動(dòng)體一起振動(dòng), 近乎靜止不動(dòng), 振動(dòng)能量幾乎全被彈簧吸收, 永久磁鐵與線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度接近于振動(dòng)體振動(dòng)速度, 磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線, 從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。,5,式中：B ——工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度;  L——每匝線圈平均長(zhǎng)度;  W——線圈在工作氣隙磁場(chǎng)中的匝數(shù);  v——相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。 由此可知，只要測(cè)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，就可知物體運(yùn)動(dòng)的速度。,(7 - 2),根據(jù)電磁感應(yīng)定律，W匝線圈切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,6,二、 磁電式傳感器基本特性 當(dāng)測(cè)量電路接入磁電傳感器電路時(shí)（見(jiàn)下圖）, 磁電傳感器的輸出電流I0為,式中： Rf——測(cè)量電路輸入電阻; R—— 線圈等效電阻。,（7 - 3）,而傳感器的輸出電壓,7,當(dāng)傳感器的工作溫度發(fā)生變化或受到外界磁場(chǎng)干擾、 機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí), 其靈敏度將發(fā)生變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差。 其相對(duì)誤差為,1. 傳感器的電流靈敏度為,(7 - 4),2. 傳感器的電壓靈敏度為,(7 - 6),（7 -7）,8,3. 非線性誤差 磁電式傳感器產(chǎn)生非線性誤差的主要原因是: 由于傳感器線圈內(nèi)有電流 I 流過(guò)時(shí), 將產(chǎn)生一定的交變磁通ΦI, 此交變磁通疊加在永久磁鐵所產(chǎn)生的工作磁通上, 使恒定的氣隙磁通變化而造成的如圖7 - 3所示。 顯然，當(dāng)傳感器線圈向上運(yùn)動(dòng)時(shí), 產(chǎn)生的感生電流I形成的附加磁通ΦI方向與原工作磁通Φ 方向相反, 減弱了原工作磁場(chǎng)的作用。當(dāng)傳感器線圈向下運(yùn)動(dòng)時(shí), 產(chǎn)生的感生電流I形成的附加磁通ΦI方向與原工作磁通Φ 方向相同, 增加了原工作磁場(chǎng)的作用。其結(jié)果是線圈運(yùn)動(dòng)速度方向不同, 傳感器的靈敏度就具有不同的數(shù)值。,9,為補(bǔ)償上述附加磁場(chǎng)干擾, 可在傳感器中加入補(bǔ)償線圈, 如圖7 - 2（a）所示。 在補(bǔ)償線圈中通以經(jīng)放大K倍的電流, 適當(dāng)選擇補(bǔ)償線圈參數(shù), 可使其產(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, 從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?*4. 溫度誤差 實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度變化時(shí), 式（7 -7）中右邊三項(xiàng)都不為零。對(duì)銅線而言，每攝氏度變化量為dL/L≈0.167×10-4, dR/R≈0.43×10-2 , 而dB/B每攝氏度的變化量取決于永久磁鐵的磁性材料。對(duì)鋁鎳鈷永久磁合金, dB/B≈-0.02×10-2, 這樣由式(7 - 7)可得近似值:,10,這一數(shù)值是很可觀的, 所以需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 補(bǔ)償通常采用熱磁分流器。熱磁分流器由具有很大負(fù)溫度系數(shù)的特殊磁性材料做成。它在正常工作溫度下已將空氣隙磁通分路掉一小部分。當(dāng)溫度升高時(shí), 熱磁分流器的磁導(dǎo)率顯著下降, 經(jīng)它分流掉的磁通占總磁通的比例較正常工作溫度下顯著降低, 從而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)。 ,(7 - 8),11,三、 磁電式傳感器的測(cè)量電路 磁電式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢(shì), 且傳感器通常具有較高的靈敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁電式傳感器是速度傳感器, 若要獲取被測(cè)位移或加速度信號(hào), 則需要配用積分或微分電路。 圖 7 - 4 為一般測(cè)量電路方框圖,12,四、 磁電式傳感器的應(yīng)用 1. 動(dòng)圈式振動(dòng)速度傳感器 圖 7 - 5 是動(dòng)圈式振動(dòng)速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。 其結(jié)構(gòu)主要由鋼制圓形外殼制成, 里面用鋁支架將圓柱形永久磁鐵與外殼固定成一體, 永久磁鐵中間有一小孔, 穿過(guò)小孔的芯軸兩端架起線圈和阻尼環(huán), 芯軸兩端通過(guò)圓形膜片支撐架空且與外殼相連。,13,,14,工作時(shí), 傳感器與被測(cè)物體剛性連接, 當(dāng)物體振動(dòng)時(shí), 傳感器外殼和永久磁鐵隨之振動(dòng), 而架空的芯軸、線圈和阻尼環(huán)因慣性而不隨之振動(dòng)。 因而, 磁路空氣隙中的線圈切割磁力線而產(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。 該傳感器測(cè)量的是振動(dòng)速度參數(shù), 若在測(cè)量電路中接入積分電路, 則輸出電勢(shì)與位移成正比; 若在測(cè)量電路中接入微分電路, 則其輸出與加速度成正比。,15,2. 磁電式扭矩傳感器 圖 7 - 6 是磁電式扭矩傳感器的工作原理圖。 在驅(qū)動(dòng)源和負(fù)載之間的扭轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)安裝有齒形圓盤(pán), 它們旁邊裝有相應(yīng)的兩個(gè)磁電傳感器。磁電傳感器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7 - 7所示。 傳感器的檢測(cè)元件部分由永久磁場(chǎng)、感應(yīng)線圈和鐵芯組成。 永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線與齒形圓盤(pán)交鏈。當(dāng)齒形圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí), 圓盤(pán)齒凸凹引起磁路氣隙的變化, 于是磁通量也發(fā)生變化, 在線圈中感應(yīng)出交流電壓, 其頻率等于圓盤(pán)上齒數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)乘積。 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。這個(gè)相位差與扭轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角成正比。 這樣傳感器就可以把扭矩引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào)。,16,,17,,18,7.2 霍爾式傳感器,霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。它廣泛用于電磁、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量。 一、霍爾效應(yīng)及霍爾元件 1. 霍爾效 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)面之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì), 這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱(chēng)霍爾電勢(shì)。如下圖7 – 8 所示。,19,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,+ + + + + + + + + + +,- - - - - - - - - - -,l,b,d,I,v,fL,fe,B,EH,,,e,圖 7-8 霍爾效應(yīng)原理圖,,,,,,,,20,如上圖 7 - 8 所示, 在垂直于外磁場(chǎng)B的方向上放置一導(dǎo)電板, 導(dǎo)電板通以電流I, 方向如圖所示。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)。此時(shí), 每個(gè)電子受洛侖磁力 fL 為,其 fL 大小為 fL =eBv （ 7 - 9） 式中: e——電子電荷;  v——電子運(yùn)動(dòng)平均速度;  B——磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。,21,式中UH為電位差。 霍爾電場(chǎng)的出現(xiàn), 使定向運(yùn)動(dòng)的電子除了受洛侖磁力作用外, 還受到霍爾電場(chǎng)的作用力, 其大小為fe=eEH，此力阻止電荷繼續(xù)積累。隨著內(nèi)、外側(cè)積累電荷的增加, 霍爾電場(chǎng)也增加, 電子受到的電場(chǎng)力也增加, 當(dāng)電子所受洛侖磁力與霍爾電場(chǎng)作用力大小相等時(shí)，即 fe=fL,由于 fL 的作用, 結(jié)果使金屬導(dǎo)電板內(nèi)側(cè)面上積累負(fù)電荷（電子）, 而外側(cè)面上積累了正電荷, 從而形成了附加內(nèi)電場(chǎng)EH, 稱(chēng)霍爾電場(chǎng), 該電場(chǎng)強(qiáng)度為,（7 - 10）,22,eEH=evB （7 - 11） 則 EH=vB （7 - 12） 由于此兩個(gè)力方向相反，使電荷不再向兩側(cè)面積累, 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。  若金屬導(dǎo)電板單位體積內(nèi)電子數(shù)為n, 電子定向運(yùn)動(dòng)平均速度為v，則激勵(lì)電流 I=nevbd,,（7 -14）,（7 - 13）,即,23,式中令RH =1/（ne）, 稱(chēng)之為霍爾常數(shù), 其大小取決于導(dǎo)體載流子密度，則   式中KH=RH/d 稱(chēng)為霍爾片的靈敏度。 注：式(7 – 16)是把霍爾片的長(zhǎng)度l 看作無(wú)限大得出的，實(shí)際上霍爾片總有一定的長(zhǎng)寬比，只有當(dāng)l/b2時(shí)，式(7 – 16)才成立。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，取l/b=2 已足以。 并制成薄片形狀。,將上式代入式（7 - 10）得,（7 -15）,（7 - 16）,24,對(duì)霍爾片材料的要求, 希望有較大的霍爾常數(shù)RH, 霍爾元件激勵(lì)極間電阻R=ρl/（bd）, 同時(shí)R=U/I=El/I=El/（nevbd）, 其中U為加在霍爾元件兩端的激勵(lì)電壓，E為霍爾元件激勵(lì)極間內(nèi)電場(chǎng)，v為電子移動(dòng)的平均速度。 設(shè)μ=v/E，則μ稱(chēng)作電子遷移率。由  (7 - 17) 解得 RH=μρ （7 - 18） 從式（7 - 18）可知, 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。若要霍爾效應(yīng)強(qiáng), 則RH值大, 因此要求霍爾片材料有較大的電阻率和載流子遷移率。,25,一般金屬材料載流子遷移率很高, 但電阻率很小; 而絕緣材料電阻率極高, 但載流子遷移率極低。故只有半導(dǎo)體材料適于制造霍爾片。目前常用的霍爾元件材料有: 鍺、 硅、砷化銦、 銻化銦等半導(dǎo)體材料。 其中N型鍺容易加工制造, 其霍爾系數(shù)、 溫度性能和線性度都較好。N型硅的線性度最好, 其霍爾系數(shù)、 溫度性能同N型鍺相近。銻化銦對(duì)溫度最敏感, 尤其在低溫范圍內(nèi)溫度系數(shù)大, 但在室溫時(shí)其霍爾系數(shù)較大。砷化銦的霍爾系數(shù)較小, 溫度系數(shù)也較小, 輸出特性線性度好。 下表7 - 1為常用國(guó)產(chǎn)霍爾元件的技術(shù)參數(shù)。 ,26,27,28,2. 霍爾元件基本結(jié)構(gòu) 霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單, 它由霍爾片、 引線和殼體組成, 如下圖 7 - 9(a)所示。 霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片，其幾何尺寸為 8×4×0.2/mm3。并引出四個(gè)引線。其中1、1′兩根引線加激勵(lì)電壓或電流，稱(chēng)為激勵(lì)電極；2、2′引線為霍爾輸出引線，稱(chēng)為霍爾電極。 霍爾元件殼體由非導(dǎo)磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝而成。 在電路中霍爾元件可用兩種符號(hào)表示，如下圖7- 9(b)所示。,29,30,3. 霍爾元件基本特性 1） 額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流 當(dāng)霍爾元件自身溫升10℃時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)電流稱(chēng)為額定激勵(lì)電流。以元件允許最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱(chēng)為最大允許激勵(lì)電流。 2） 輸入電阻和輸出電阻 激勵(lì)電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻?；魻栯姌O輸出電勢(shì)對(duì)外電路來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓源, 其電源內(nèi)阻即為輸出電阻。 以上電阻值是在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零且環(huán)境溫度在20℃±5℃時(shí)確定的。,31,3）不等位電勢(shì)和不等位電阻 當(dāng)霍爾元件的激勵(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。 這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱(chēng)不等位電勢(shì)U0。產(chǎn)生它的主要原因是霍爾電極安裝位置不對(duì)稱(chēng)或不在同一等位面上造成的。如下圖所示：,不等位電勢(shì)也可用不等位電阻r0表示，即,（7 - 19）,32,由上式（7 - 19）可以看出, 不等位電勢(shì)U0就是激勵(lì)電流流經(jīng)不等位電阻r0所產(chǎn)生的電壓。 4. 霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償 不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí), 有時(shí)甚至超過(guò)霍爾電勢(shì), 而實(shí)用中要消除不等位電勢(shì)是極其困難的, 因而必須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。由于不等位電?shì)與不等位電阻是一致的, 分析不等位電勢(shì)時(shí)，可以把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，用分析電橋平衡的方法來(lái)找到不等位電勢(shì)的補(bǔ)償方法。 霍爾元件的等效電路如下圖所示： ,33,理想情況下, 霍爾電極A、B處于同一等位面上，R1=R2=R3=R4, 電橋平衡，電勢(shì)為零。 實(shí)際上, 由于霍爾電極A、B不處于同一等位面上，故此四個(gè)電阻值不相等, 則電橋不平衡。為使其達(dá)到平衡，可在阻值較大的橋臂上并聯(lián)電阻（如下圖7 - 10（a）所示）, 或在兩個(gè)橋臂上同時(shí)并聯(lián)電阻（如下圖7 – 10（b）所示）。使不等位電勢(shì)位零。,其中A、B為霍爾電極, C、D為激勵(lì)電極, 電極分布電阻分別用R1、R2、R3、R4表示。,34,35,5. 霍爾元件溫度補(bǔ)償 霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的, 因此它的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，就使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。 減小霍爾元件溫度誤差的常用方法有： ① 用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施； ② 采用恒流源供電（由UH=KHIB 可看出）； ③電阻分流法；(電路如圖7-11 所示） 除此之外，由于霍爾元件的靈敏系數(shù)KH也是溫度的函數(shù)，它隨溫度的變化也引起霍爾電勢(shì)的變化。,36,一般來(lái)說(shuō)，霍爾元件的靈敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系可寫(xiě)成 KH =KH0（1+αΔT） （7 - 20） 式中：KH0 ——溫度T0時(shí)的KH 值; ΔT =T- T0——溫度變化量;  α——霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)。一般有α0 從UH=KH IH B 可以看出，當(dāng)溫度升高ΔT時(shí)，KH 增加（1+αΔT）倍。如果與此同時(shí)，讓激勵(lì)電流 IH 相應(yīng)地減小, 并能保持KH IH 乘積不變, 也就抵消了靈敏系數(shù)KH 增加的影響。圖 7 - 11 就是按此思路設(shè)計(jì)的一個(gè)既簡(jiǎn)單、補(bǔ)償效果又較好的補(bǔ)償電路。,37,電路中用一個(gè)分流電阻Rp與霍爾元件的激勵(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)地加強(qiáng)分流, 減少了霍爾元件的激勵(lì)電流IH, 從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?,38,在圖 7 - 11 所示的溫度補(bǔ)償電路中, 設(shè)初始溫度為T(mén)0, 霍爾元件輸入電阻為Ri0, 靈敏系數(shù)為KH0, 分流電阻為Rp0, 根據(jù)分流概念得,當(dāng)溫度升至T時(shí), 電路中各參數(shù)變?yōu)?（7 - 21）,Ri=Ri0（1+δΔT） （7 - 22） Rp=Rp0（1+βΔT） （7 -23）,式中：δ——霍爾元件輸入電阻溫度系數(shù); β——分流電阻溫度系數(shù)。,39,則,雖然溫度升高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 UH0=UH KH0 IH0 B=KH IH B （7 - 25） 則  KH0 IH0=KH IH （7 - 26）,（7 -24）,40,將式（7 - 20）、 （7 - 21）、 （7 - 24）代入上式, 經(jīng)整理并略去αβ (ΔT)2高次項(xiàng)后得   當(dāng)霍爾元件選定后, 它的輸入電阻Ri0和溫度系數(shù)δ及霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)α是確定值。由式（7 - 27）即可計(jì)算出分流電阻Rp0及所需的溫度系數(shù)β值。為了滿足Rp0及β兩個(gè)條件, 分流電阻可取溫度系數(shù)不同的兩種電阻的串、并聯(lián)組合, 這樣雖然麻煩但效果很好。 ,（7 - 27）,41,二、 霍爾式傳感器的應(yīng)用 1. 霍爾式微位移傳感器 下圖7-12 給出了一些霍爾式位移傳感器的工作原理圖。 圖（a）是磁場(chǎng)強(qiáng)度相同的兩塊永久磁鐵, 同極性相對(duì)地放置, 霍爾元件處在兩塊磁鐵的中間。由于磁鐵中間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0, 因此霍爾元件輸出的霍爾電勢(shì)UH也等于零, 此時(shí)位移Δx=0。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, 其量值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對(duì)位置的變化量, 這種結(jié)構(gòu)的傳感器, 其動(dòng)態(tài)范圍可達(dá) 5 mm, 分辨率為 0.001mm。 ,42,,43,圖（b）所示是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的霍爾位移傳感器, 由一塊永久磁鐵組成磁路的傳感器, 在Δx=0 時(shí), 霍爾電壓不等于零。圖（c）是一個(gè)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的磁路組成的霍爾式位移傳感器, 為了獲得較好的線性分布, 在磁極端面裝有極靴, 霍爾元件調(diào)整好初始位置時(shí), 可以使霍爾電壓UH=0 。 這種傳感器靈敏度很高, 但它所能檢測(cè)的位移量較小, 適合于微位移量及振動(dòng)的測(cè)量 。 ,44,2. 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器 下圖 7 - 13 是幾種不同結(jié)構(gòu)的霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。 磁性轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)隨之轉(zhuǎn)動(dòng), 固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)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。磁性轉(zhuǎn)盤(pán)上小磁鐵數(shù)目的多少?zèng)Q定了傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的分辨率。,45,,46,3. 霍爾計(jì)數(shù)裝置 霍爾開(kāi)關(guān)傳感器SL3501是具有較高靈敏度的集成霍爾元件, 能感受到很小的磁場(chǎng)變化, 因而可對(duì)黑色金屬零件進(jìn)行計(jì)數(shù)檢測(cè)。 下圖 7 - 14 是對(duì)鋼球進(jìn)行計(jì)數(shù)的工作示意圖和電路圖當(dāng)鋼球通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)傳感器時(shí), 傳感器可輸出峰值20mV的脈沖電壓, 該電壓經(jīng)運(yùn)算放大器A（μA741）放大后, 驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體三極管VT（2N5812）工作, VT輸出端便可接計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù), 并由顯示器顯示檢測(cè)數(shù)值。,作業(yè)：P126 7－1； 7－4,47,,48,,課間休息,49,,50,,51,,52,