磁电式传感器习题及解答
一、单项选择题
1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。
A. 控制极内阻
B. 不等位电阻
C. 寄生直流电动势
D. 零点残余电压
2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些
（）。
A．半导体材料的霍尔常数比金属的大
B．半导体中电子迁移率比空穴高
C．半导体材料的电子迁移率比较大
D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件
3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。
A．位移B．速度
C．加速度 D．光强
4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）。
A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量
C. 减小系统的阻尼力
D. 提高磁感应强度
5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）
A．位移B．速度
C．加速度 D．光强
6、霍尔电势与（）成反比
A．激励电流 B．磁感应强度
C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度
7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）
A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上
B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀
C．周围环境温度变化
D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配
二、多项选择题
三、填空题
1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。
2、磁电作用主要分为和两种情况。
3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出
的原理进行工作的。
4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。
5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。
6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。
7、霍尔元件的灵敏度与和有关。
8、霍尔元件的零位误差主要包括和。
9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。
10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。
11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。
12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。
13、磁电式传感器是利用而在产生感应电势的原理进行工作的。
14、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与成反比。
四、简答题
1、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。
2、磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么
3、根据图（假设控制电流垂直于纸面流进或流出并且恒定），试证明霍尔式位移传感器的输出电势U与位移x成正比关系。除了测量位移外, 霍尔式传感器还有哪些应用
4、简述霍尔电势产生的原理。
5、A.图2是元件的基本测量电路。
B．图2中各编号名称：
①和②是；
③和④是。
C．图2电路中的被测量是。
6、磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数
7、霍尔元件能够测量哪些物理参数霍尔元件的不等位电势的概念是什么温度补偿的方法有哪几种
8、简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。
9、试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理。
10、分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善
11、磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数
12、霍尔元件能够测量哪些物理参数霍尔元件的不等位电势的概念是什么温度补偿的方法有哪几种
13、什么是霍尔效应霍尔电势与哪些因素有关如何提高霍尔传感器的灵敏度
14、结合下图说明磁电式传感器产生非线性误差的原因
15、结合下图说明霍尔式微位移传感器是如何实现微位移测量的
霍尔元件
16、什么是霍尔效应为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片
17、解释霍尔元件常制成薄片形状的原因（要求给出必要的公式推导过程）。
18、为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器
四、计算题
1、某霍尔元件的l，b，d尺寸分别是1.0cm，0.35cm，0.1cm，沿l方向通以电流I=，在垂直lb面的方向加有均匀磁场B=，传感器的灵敏度系数为22V/（A·T），试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。
第8章磁电式传感器
一、单项选择题
1、D
2、D
3、A
4、D
5、C
6、D
7、C
二、多项选择题
三、填空题
1、磁电作用
2、电磁感应；霍尔效应
3、感应电动势
4、电磁感应
5、霍尔效应
6、磁场中洛伦兹力
7、元件的厚度；载流子的浓度
8、不等位电势；寄生直流电动势
9、电磁感应 10、电磁感应；电 11、热磁 12、洛伦兹力；运动
13、导体和磁场发生相对运动；导体两端 14、霍尔片厚度
四、简答题
1、答：恒磁通式传感器是指在测量过程中使导体（线圈）位置相对于恒定磁通变化而实现测量的一类磁电感应式传感器。
变磁通式磁电传感器主要是靠改变磁路的磁通大小来进行测量，即通过改变测量磁路中气隙的大小，从而改变磁路的磁阻来实现测量的。
2、答：磁电式传感器的误差主要有非线性误差和温度误差。
非线性误差的主要原因：当磁电式传感器在进行测量时，传感器线圈会有电流流过，这时线圈会产生一定的交变磁通，此交变磁通会叠加在永久磁铁产生的传感器工作磁通上，导致气隙磁通变化。
补偿非线性误差的方法：在传感器中加入补偿线圈，补偿线圈被通以一定的电流，适当选择补偿线圈的参数，使其产生的交变补偿磁通可以与传感器线圈本身产生的交变附加磁通相互抵消。
温度误差产生的原因主要是受温度变化的影响。
温度误差补偿的方法是在结构允许的情况下，在传感器的磁铁下设置热磁分路。
3、答：霍尔式位移传感器输出电动势U H=K H IB。
在一定范围内，B正比于位移x，又霍尔电动势正比于B，所以U H正比于位于x。
除了测量位移外，霍尔式传感器还可以测量转速、压力等。
4、答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I 流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势U H。
5、答：A.图2是霍尔元件的基本测量电路。
B．图2中各编号名称：
①和②是霍尔电极；
③和④是激励电极（控制电极）。
C．图2电路中的被测量是磁感应强度。
6、答：
a.磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。
b.磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。
c. 磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。
7、答：
a.霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
b.霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
c.温度补偿方法：分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。电桥补偿法
8、答：一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N型半导体材料，且比较薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势变化）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。
9、答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反映位移大小，又反映位移极性的测量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值的大小表明位移的大小，电压的正负表明位移的方向。
10、答：A. 原因是改变了空气隙的长度
B. 改善方法是让初始空气隙距离尽量小，同时灵敏度的非线性也将增加，这样的话最好
使用差动式传感器，
其灵敏度增加非线性减少。
11、答：磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。
磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不
宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。
磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。
12、答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电
极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
温度补偿方法：
a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。
b 电桥补偿法
13、答： 当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这
一现象被称为霍尔效应。 霍尔电势IB K d IB R ned IB -vBb b E U H H H H =====
霍尔电势与霍尔电场E H 、载流导体或半导体的宽度b 、载流导体或半导体的厚度d 、电
子平均运动速度v 、磁场感应强度B 、电流I 有关。 霍尔传感器的灵敏度ned
1d R K H H -==。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。又霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料
作霍尔元件。
14、答：传感器线圈内有电流I 流过时，将产生一定的交变磁通φI ，此交变磁通叠加在永
久磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化：当传感器向上运动时，φI 与φ方向
相反，减弱了工作磁场的作用， 从而使得传感器的灵敏度随着被测速度的增大而降低；当
线圈的运动速度与图所示方向相反时，φI 与φ方向相同，增加了工作磁场的作用，传感器
的灵敏度增大。其结果是线圈运动速度方向不同时，传感器的灵敏度具有不同的数值，使传
感器输出基波能量降低，谐波能量增加, 即这种非线性特性同时伴随着传感器输出的谐波失
真。传感器灵敏度越高，线圈中电流越大，这种非线性越严重。
15、答：霍尔元件处于中间位置时，同时受到大小相等、方向相反的磁通作用，磁感应强度
B=0， 因此霍尔元件输出的霍尔电势U H ＝0，位移ΔZ =0。若霍尔元件沿Z 向移动，在两磁
铁中产生相对位移，霍尔元件感受到的磁感应强度0B ≠， 0≠?==z K IB K U H H ，其量
值大小反映出霍尔元件与磁铁之间相对位置的变化量。
所以，霍尔电势U H 与位移量ΔZ 成线性关系，且霍尔电势的极性反映了霍尔片的移动
方向（位移方向）。磁场变化率越大，灵敏度越高，可测1～2mm 的小位移，动态范围达5mm 。
16、答： 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上
平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。 霍尔常数R H 等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积，即R H =μρ。若要霍尔效
应强，则希望有较大的霍尔系数R H ，因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。
一般金属材料载流子迁移率很高，但电阻率很小；而绝缘材料电阻率极高，但载流子迁移率
极低，故只有半导体材料才适于制造霍尔片。
17、答：置于磁场中的静止金属载流体产生霍尔效应时，电子受洛伦兹力：
eBv f L = ①
同时金属导体内形成霍尔电场，电子受与L f 反向的电场力：
e b
U eE f H H H =
= ② 平衡状态下：H L f f =, 即：Bv E H = ③
设金属导体单位体积内电子数为n ，则：nebd I v =
④ 把④代入③：nebd
IB E H = ⑤ 把⑤代入②：IB K d
IB R ned IB U H H H === ⑥ ⑥式中霍尔常数ne R H 1=，灵敏度d
R K H H = 由此可见，霍尔电势正比于激励电流和磁感应强度。其灵敏度H K 正比于霍尔系数 H
R （它在金属导体单位体积内电子数固定时为定值），而与霍尔片厚度d 成反比。
∴ 为了提高灵敏度H K ，霍尔元件常制成薄片形状。
18、答：磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的
原理进行工作的，它是一种机－电能量变换型传感器，直接从被测物体吸收机械能量并转换
成电信号输出，不需提供供电电源，因而属于有源传感器。
五、计算题
1解：3H H U K I B 221.0100.3 6.6mV -=??=???=
3H H U 6.6mV U vBb,vb 2.210V /T B 0.3T
-====? 31932I nevbd,110n 1.610 2.2100.110----=?=?????? 203n 2.8410/m =?
8磁电式传感器习题及解答
第8章磁电式传感器 一、单项选择题 1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。 A. 控制极内阻 B. 不等位电阻 C. 寄生直流电动势 D. 零点残余电压 2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、 砷化铟，其原因是这些（）。 A．半导体材料的霍尔常数比金属的大 B．半导体中电子迁移率比空穴高 C．半导体材料的电子迁移率比较大 D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件 3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。 A．位移B．速度 C．加速度 D．光强 4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）。
A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量 C. 减小系统的阻尼力 D. 提高磁感应强度 5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（） A．位移B．速度 C．加速度 D．光强 6、霍尔电势与（）成反比 A．激励电流 B．磁感应强度 C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（） A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上 B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀C．周围环境温度变化 D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配 二、多项选择题
三、填空题 1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。 2、磁电作用主要分为和两种情况。 3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出的原理进行工作的。 4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。 5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。 6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。 7、霍尔元件的灵敏度与和有关。 8、霍尔元件的零位误差主要包括和。 9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。 10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。 11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。
磁电式转速传感器功能特点及技术参数
磁电式转速传感器采用电磁感应原理来达到测速目的。具有输出信号大，抗干扰性能好，不需外接电源，可在烟雾、油气、水气等恶劣环境中使用。下面就让艾驰商城小编对磁电式转速传感器功能特点及技术参数来一一为大家做介绍吧。 磁电式转速传感器的特点： 磁电式转速传感器是针对测速齿轮而设计的发电型传感器（无源），测速齿轮旋转引起的磁隙变化，在探头线圈中产生感生电动势，其幅度与转速有关，转速越高输出电压越高，输出频率与转速成正比，转速进一步增高，磁路损耗增大，输出电势已趋饱和，当转速过高时，磁路损耗加剧，电势锐减。 磁电式转速传感器的性能指标： 直流电阻：150~200（25℃） 齿轮形式：模数2~4（渐开线齿轮）使用温度：-10~+120℃ 抗振动：20g螺纹规格：M16×1（或客户要求） 测量范围：10~15000r/min（60齿） 输出信号幅值：60r/min》100mV （测试条件：发讯齿轮，齿数为60，材料为电工钢，模数为2，传感器端面距齿顶1mm）。信号幅值大小，与转速成正比，与端面和齿顶间隙的大小成反比。 输出电压波形：渐开线齿轮—近似正弦波，若齿轮略有偏心则为调幅正弦波；孔板—近似方波 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/639635748.html,/
传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器
第5章 磁电式传感器习题集与部分参考答案 5-1 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理，并说明引起其输出特性非线性的原因。 5-2 试述相对式磁电测振传感器的工作原理和工作频率范围。 5-3 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施；若要提高其上限又可采取什么措施？ 5-4 对永久磁铁为什么要进行交流稳磁处理？说明其原理。 5-5 为什么磁电式传感器要考虑温度误差？用什么方法可减小温度误差？ 5-6 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件（动圈）的尺寸如图P5-1所示：D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，工作气隙宽Lg=10mm ，线圈总匝数为15000匝。若气隙磁感应强度为0.5515T ，求传感器的灵敏度。 5-6 解：已知D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，Lg=10mm ，W=15000匝，Bg=0.5515T 工作气隙的线圈匝数Wg=（总匝数W/线圈长度L ）*气隙长度Lg g g W l B K 0=，2) (210D D l +=π 5-7 某磁电式传感器固有频率为10Hz ，运动部件（质量块）重力为2.08N ，气隙磁感应强度B g =1T ，工作气隙宽度为t g =4mm ，阻尼杯平均直径D CP =20mm ，厚度t=1mm ，材料电阻率m mm /1074.128?Ω?=-ρ。试求相对阻尼系数ξ=？若欲使ξ=0.6，问阻尼杯璧厚t 应取多大？ 5-8 某厂试制一磁电式传感器，测得弹簧总刚度为18000N/m ，固有频率60Hz ，阻尼杯厚度为1.2mm 时，相对阻尼系数ξ=0.4。今欲改善其性能，使固有频率降低为20Hz ，相对阻尼系数ξ=0.6，问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大？ 5-9 已知惯性式磁电速度传感器的相对阻尼系数ξ=2/1，传感器-3dB 的下限频率为16Hz ，试求传感器的自振频率值。 5-10 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数ξ=0.6，求振幅误差小于2%测试时的n ωω/范围。
《传感器技术》习题答案第5-6章
第五章 磁电式传感器 4. 000/2/21 2/f k m m k f f m k n =?=?==πππω f 0 =20 Hz ， k=3200 N/m 时， 2220/32002== m π f 0′=10 Hz 时，由'20f m k π= 则 ()()()m f m k /8001022'222 202N =?==π 6. 由 K H =1/ned ，得 （1） n=1/ (K H ed)=1/(22×1.6?10-19×1×10-3 )=2.84×1020 个/m 3 （2）输出霍尔电压 U H = K H IB=22V/A?T ×1.0mA×0.3T =6.6×10-3 V=6.6 mV
第六章 压电式传感器 3. 答：压电传感器不能用于静态测量。压电元件输入前置放大器的电压为 22233 )(1i c a m im C C C R R F d U +++=ωω 由上式可知，用作用在压电元件上的力是静压力（ω=0）时，前置放大器输入电压等于零。因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉。所以压电传感器不能测量静态物理量。 4. 答：对应压电元件两种等效电路形式，压电式传感器的灵敏度有电压灵敏度K u 和电荷灵敏度K q 两种，分别表示单位应力产生的电压和单位应力产生的电荷，即F U K u = ，F Q K q =，且电压灵敏度K u 与电荷灵敏度K q 之间关系为a q u C K K = 。 5. 答：并联接法如a)图所示，串联接法如b)图所示。 a) 并联接法 b) 串联接法 当两压电元件并联连接，是将相同极性端连接在一起，总电容量C ′、总电压U ′、总电荷Q ′与单片的C 、U 、Q 关系为 Q Q U U C C 2''2'=== 当两压电元件串联连接，是将不同极性端连接在一起，总电容量C ′、总电压U ′、总电荷Q ′与单片的C 、U 、Q 关系为
磁电式传感器
磁电式传感器 基本概念：磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。 工作原理：磁电式传感器是基于电磁感应原理,通过磁电相互作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成感应电动势的传感器，它也被称为感应式传感器、电动式传感器。根据电磁感应定律，N匝线圈中的感应电动势。感应电动势的大小由磁通的变化率决定。磁通量协的变化可以通过很多办法来实现:如磁铁与线圈之间作相对运动;磁路中磁阻变化;恒定磁场中线圈面积变化等。因此可以制造出不同类型的磁电式传感器。磁电式传感器是一种机一电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出信号强，输出阻抗小，具有一定的频率响应范围，适合于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。恒定磁通磁电式传感器由永久磁铁(磁钢)、线圈、弹簧、金属骨架和壳体等组成。系统产生恒定直流磁场，磁路中工作气隙是固定不变的，因而气隙中的磁通也是恒定不变的。它们的运动部件可以是线圈，又可分为圈式或动铁式两种结构类型。恒磁通磁电式传感器结构原理图磁铁与传感器壳体固定，线圈和金属骨架(合称线圈组件)用柔软弹簧支承。线圈组件与壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支承。两者的阻尼都是由金属骨架和磁场发生相对运动而产生的电磁阻尼。动圈式和动铁式的工作原理是完全相同的，当壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大，因此振动频率足够高(远高于传感器的固有频率)时，运动部件的惯性很大，来不及跟随振动体一起振动，近于静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度。线圈与磁铁间相对运动使线圈切割磁力线，产生与运动速度成正比的感应电动势，线圈处于工作气隙磁场中的匝数，称为工作匝数;工作气隙中磁感应强度;每匝线圈的平均长度。这类传感器的基型是速度传感器，能直接测量线速度。因为速度与位移和加速度之间有内在的联系，即它们之间存在着积分或微分关系。因此，如果在感应电动势的测量电路中接入一积分电路，则它的输出就与位移成正比;如果在测量电路中接人一微分电路，则它的输出就与运动的加速度成正比。这样，这类磁电式传感器就可以用来测量运动的位移或加速度。 工作特性：
磁电式传感器是利用电磁感应原理
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。有时也称作电动式或感应式传感器， 只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz 。磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。 根据电磁感应定律，当W 匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e 与磁通变化率d Φ/dt 有如下关系： dt d W e φ-= (5-1) 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。 图5.1 变磁通式结构(a)旋转型（变磁阻）； (b)平移型（变气隙） 在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种，如图5-2所示。图(a)为动圈式，图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。当线圈与磁铁间有相对运动是，线圈中产生的感应电势e 为:
图5.2 恒磁通式结构 (a)动圈式；(b)动铁式 Blv e = (5-2) 式中 B ——气隙磁通密度(T)； ｌ——气隙磁场中有效匝数为W 的线圈总长度(m)为ｌ＝ｌa W （ｌa 为每匝线圈的平均长度)； ν——线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms -1)。 当传感器的结构确定后，式(5-2)中B 、ｌa 、W 都为常数，感应电势e 仅与 相对速度v 有关。传感器的灵敏度为: Bl v e S == (5-3) 为提高灵敏度，应选用具有磁能积较大的永久磁铁和尽量小的气隙长度，以提高气隙磁通密度B ；增加ｌa 和W 也能提高灵敏度，但它们受到体积和重量、 内电阻及工作频率等因素的限制。为了保证传感器输出的线性度，要保证线圈始终在均匀磁场内运动。设计者的任务是选择合理的结构形式、材料和结构尺寸，以满足传感器基本性能要求。 一.传递矩阵 ㈠.机械阻抗 图5.3(a)所示的质量为m 、弹簧刚度为k ，阻尼系数为c 的单自由度机械振动系统。设在力F 作用下产生的振动速度和位移分别为ν和x ，由此可列出
光电、磁电传感器测量转速实验报告
广东技术师范学院实验报告 学院： 机电学院 专业： 机械电子工程（师范） 班级： 10机电师 成绩： 姓名： 章烁斌 学号： 15 组别： 组员： 实验地点： 607 实验日期： 2013.05 指导教师签名： 实验 （1） 项目名称：光电传感器、磁电传感器测量转速实验 1.实验项目名称 光电传感器、磁电传感器测量转速实验 2.实验目的和要求 （1）了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法 （2）了解和掌握采用磁电传感器测量的原理和方法 （3）了解和掌握转速测量的基本方法 3.实验原理 （1）光电传感器的结构和工作原理 光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。本实验采用的是反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理见图1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f ，就可以知道转速n 。n=f 图1 反射式光电传感器测转速的工作图
如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。 （2）磁电传感器的结构和工作原理 磁电传感器的内部结构请参考图2，它的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部与磁性很强的磁钢详解，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。为了传感器的可靠性，在传感器的后部填入了环氧树脂以固定引线和内部结构。 图2 磁电传感器的内部结构 使用时，磁电转速传感器是和测速（发讯）齿轮配合使用的，如图3。测速齿轮的材料是导磁的软磁材料，如钢、铁、镍等金属或者合金。测速齿轮的齿顶与传感器的距离d比较小，通常按照传感器的安装要求，d约为1mm。齿轮的齿数为定值（通常为60齿）。这样，当测速齿轮随被测旋转轴同步旋转的时候，齿轮的齿顶和齿根会均匀的经过传感器的表面，引起磁隙变化。在探头线圈中产生感应电动势，在一定的转速范围内，其幅度与转速成正比，转速越高输出的电压越高，输出频率与转速成正比。 图3 直射式光电传感器的工作方式 那么，在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得脉冲的频率就可以计算出测速齿轮的转
磁电式传感器的结构
磁电式传感器的构成 磁电式传感器构成：磁路系统、线圈 1、磁路系统 由它产生恒定直流磁场。为了减小传感器的体积，一般都采用永久磁铁； 2、线圈 由它运动切割磁力线产生感应电动势。作为一个完整的磁电式传感器，除了磁路系统和线圈外，还有一些其它元件，如壳体、支承、阻尼器、接线装置等。 磁电式传感器的原理及特性 （1）工作原理 磁电式传感器的工作原理如图1 所示，它主要由旋转的触发轮（被等分的齿轮盘,上面有多齿或缺齿）和相对静止的感应线圈两部分组成。当柴油机运行时，触发轮与传感器之间的间隙周期性变化，磁通量也会以同样的周期变化，从而在线圈中感应出近似正弦波的电压信号。 （2）输出特性 由磁电式传感器工作原理可知，其产生的交流电压信号的频率与齿轮转速和齿数成正比。在齿数确定的情况下，传感器线圈输出的电压频率正比于齿轮的转速，其关系为 式中，n 为发动机转速，r/ s；z 为触发轮被等分的齿数；f 为磁电式传感器的输出信号频率，Hz 。 磁电式传感器的输出电压不仅与传感器和触发轮间的间隙（ d ）有关,而且与n 有关。为了设计合理的磁电式传感器信号处理模块，本研究在不同的d 以及n 条件下,通过大量的试验测出传感器的输出电压特性。 图2 为不同的n 条件下,7 X 传感器输出峰值电压与d 的关系;图3 为在不同的d 条件下,7 X 传感器输出峰值电压与n 的关系。48 X 传感器输出峰值电压信号特征也如此。从图中可看出,在同一d 条件下,传感器输出的峰值电压随n 升高而增大；在同一n 条件下,d 越小, 其输出峰值电压越高。由此可以拟合出传感器的输出峰值电压特性为式中, V 为传感器输出峰值电压,V；n 为发动机转速,r/ s；d 为传感器与触发轮间的间隙,mm；K 为与传感器有关的参数。 磁电式传感器的实验 一、实验原理： 磁电式传感器是一种能将非电量的变化转为感应电动势的传感器，所以也称为感应式传感器。根据电磁感应定律，ω匝线圈中的感应电动势e的大小取决于穿过线圈的磁通?的变化率：霍尔式传感器是一种磁电传感器，它利用材料的霍尔效应而制成。该传感器是由工作在两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成。当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。 二、实验所需部件： 直流稳压电源、电桥、霍尔传感器、差动放大器、电压表、测微头。 三、实验步骤： 1．了解霍尔传感器的结构和在实验仪上的位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆形永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组成霍尔式传感器。 2．差动放大器调零。之后关闭电源，放大器增益调到最小。 3．装好测微头，调节它带动振动台位移，使霍尔片置于半圆形磁钢上下正中位置。打开电源，调节WD或微调测微头使电压表示数为0。 4．以此为起点，向上和向下位移测微头，每次0.5mm，记录输出数据，分别填入相应的表格中。 四、注意事项： 1．实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。 2．接插线插入插孔，以保证接触良好，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。 3．稳压电源不要对地短路。所有单元电路的地均须与电源地相连。
磁电转速传感器的工作原理和特点
磁电转速传感器的工作原理和特点 发布时间：2011-06-16 来源：本站原创作者：无忧备件网 磁电式转速传感器是利用磁电感应来测量物体转速的，属于非接触式转速测量仪表。磁电式转速传感器可用于表面有缝隙的物体转速测量，有很好的抗干扰性能，多用于发动机等设备的转速监控，在工业生产中有较多应用。 磁电式转速传感器的工作原理 磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的，测量对象转动时，转速传感器的线圈会产生磁力线，齿轮转动会切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。 磁电式转速传感器的感应电势产生的电压大小，和被测对象转速有关，被测物体的转速越快输出的电压也就越大，也就是说输出电压和转速成正比。但是在被测物体的转速超过磁电式转速传感器的测量范围时，磁路损耗会过大，使得输出电势饱甚至是锐减。 磁电式转速传感器的特点 磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。磁电式转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。 磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要机械动作，无需润滑。磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。 现在的柴油机正在经历以柴油机电控化为核心的第3 次技术飞跃。ECU 技术是柴油机电控化的核心技术之一，它采集发动机的相位、转速（ n ）、燃油压力、油门位置、温度等信号,通过一定的算法得出泵油和喷油的参数，并驱动相应的执行器工作。在ECU 中，曲轴和凸轮轴相位传感器信号是整个发动机工作时序的基础，其作用相当于芯片中的时钟。发动机的n 、喷油相位以及判缸信号等都是通过这两个传感器计算处理得出的。因此，设计一种抗干扰能力强，可靠性高的曲轴和凸轮轴传感器信号处理模块对整个柴油机电控单元来说至关重要。 常用的发动机曲轴和凸轮轴相位传感器有霍尔式传感器和磁电式传感器两种。磁电式传感器具有成本低、结构简单、耐腐蚀、耐冲击、可靠性高和稳定性好等优点,故本研究采用两个磁电式传感器分别测量6 缸发动机的曲轴和凸轮
实验十磁电式传感器测转速实验
姓名____________班级____________学号____________ 实验十 磁电式传感器测转速实验 一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。掌握测量方法。 二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转换成为感应电势的有源传感器，也称为电动式传感器或感应式传感器。根据电磁感应定律，一个匝数为Ｎ的线圈在磁场中切割磁力线 时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生出感应电势，线圈中感应电 势： 。线圈感应电势的大小在线圈匝数一定的情况下与穿过该线圈的磁通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定(即磁场强度已定)后，使穿过线圈的磁通发生变化的方法通常有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分成两大类型：动磁式及可动衔铁式(即可变磁阻式)。本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图10—1所示。当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e 产生6次的变化，感应电势e 通过放大、整形由频率表显示ｆ，转速n =10f 。 图10—1磁电传感器测转速实验原理框图 三、需用器件与单元：主机箱中的转速调节0～24V 直流稳压电源、电压表、频频\转速 表；磁电式传感器、转动源。 四、实验步骤： 磁电式转速传感器测速实验除了传感器不用接电源外(传感器探头中心与转盘磁钢对 dt d N e Φ -=
准)，其它完全与实验九相同；请按图10—2示意安装、接线并按照实验九中的实验步骤做实验。实验完毕，关闭电源。 图10—2 磁电转速传感器测速实验安装、接线示意图 V (V) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0 11.0 12.0 N (rpm ) 720 850 990 115 128 152 174 195 215 232 246 0 五、思考题：
电涡流传感器的转速测量
电涡流传感器的转速测量在生产生活中有很多有旋转功能的仪器，我们都需要对它们的转速进行不间断的测量，这样才能确保这个仪器能够更好的进行工作，这都需要电涡流传感器的协助，下面中国传感器交易网的专家来给大家介绍一下电涡流传感器是如何进行转速测量的。 对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。旋转测量通常有以下几种传感器可选：电涡流转速传感器、无源磁电转速传感器、有源磁电转速传感器等。 具体需要选择那类传感器，则要根据转速测量的要求转速等，转速发生装置有以下几种：用标准的渐开的线齿数（M1～M5）作转速发生信号，在转轴上开一键槽、在转轴在转轴上开孔眼、在轴转上凸键等转速发生信号装置。 无源磁电式传感器是针对测齿轮而设计的发电型传感器（无源），不适合测零转速和较低转速，因低频时，幅值信号小，抗干扰能力差，它不需要供电。 有源磁电式传感器采用了电源供电，输出波形为矩形波，具有负载驱动能力，适合测量0.03HZ以上转速信号。 而电涡流传感器测量转速的优越性是其它任何传感器测量没法比的，它既能响应零转速，也能响应高转速。对于被测体转轴的转速发
生装置要求也很低，被测体齿轮数可以很小，被测体也可以是一个很小的孔眼，一个凸键，一个小的凹键。 电涡流传感器测转速，通常选用φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm的探头。转速测量频响为0～10KHZ。电涡流传感器测转速，传感器输出的信号幅值较高（在低速和高速整个范围内）抗干扰能力强。作转速测量的电涡流传感器有一体化和分体两种。 一体化电涡流转速传感器取消前置器放大器、安装方便、适用于工作温度在–20℃～100℃的环境下，带前置器放大器的电涡流传感器适合在–50℃～250℃的工作环境中。 以上就是电涡流传感器的转速测量的简单介绍，不知道大家周围是否有需要测量转速的仪器呢？如果有的话可以进行观察这个测量过程。
磁电式传感器习题及解答
一、单项选择题 1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。 A. 控制极内阻 B. 不等位电阻 C. 寄生直流电动势 D. 零点残余电压 2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些 （）。 A．半导体材料的霍尔常数比金属的大 B．半导体中电子迁移率比空穴高 C．半导体材料的电子迁移率比较大 D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件 3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。 A．位移B．速度 C．加速度 D．光强 4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）。 A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量 C. 减小系统的阻尼力 D. 提高磁感应强度 5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（） A．位移B．速度 C．加速度 D．光强 6、霍尔电势与（）成反比 A．激励电流 B．磁感应强度 C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度 7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（） A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上 B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀 C．周围环境温度变化 D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配 二、多项选择题 三、填空题 1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。 2、磁电作用主要分为和两种情况。 3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出
的原理进行工作的。 4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。 5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。 6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。 7、霍尔元件的灵敏度与和有关。 8、霍尔元件的零位误差主要包括和。 9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。 10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。 11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。 12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。 13、磁电式传感器是利用而在产生感应电势的原理进行工作的。 14、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与成反比。 四、简答题 1、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。 2、磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么 3、根据图（假设控制电流垂直于纸面流进或流出并且恒定），试证明霍尔式位移传感器的输出电势U与位移x成正比关系。除了测量位移外, 霍尔式传感器还有哪些应用 4、简述霍尔电势产生的原理。 5、A.图2是元件的基本测量电路。
第6章磁电式传感器
第六章、磁电式传感器 第一节、磁电式传感器的工作原理 1）、磁电式传感器由于具有结构简单、工作稳定、输出电压灵敏度高等优点； 2）、磁电式传感器在转速测量、振动、速度测量中得到了广泛的应用。 3）、磁电式传感器的基本工作原理： 电磁感应原理； 法拉第电磁感应定律:无论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率的负值成正比。 具有N 圈的线圈感应电动势e 为： dt d N e Φ -= （6-1） 式中：φ为线圈的磁通，常用单位为Wb ； N 为线圈匝数。 4）、当线圈在恒定磁场中作直线运动并切割磁力线时则： 线圈两端的感应电动势e 为 ： θ θsin sin NBlv dt dx NBl e == （6-2） 式中：B ：为磁场的磁感应强度，常用单位为T ； x ：为线圈与磁场相对运动的位移； v ：为线圈与磁场相对运动的速度； θ：为线圈运动方向与磁场方向的夹角； N ：为线圈的有效匣数； l ：为每匣线圈的平均长度。 当θ=90时；式(6-2)可写成 ：e = N B l v （6-3） ； 5）、若线圈相对磁场作旋转运动切割磁力线时； 则线圈两端的感应电动势e 为 ： θ θθ sin sin NBA dt d NBa e == （6-4） 式中：ω：为旋转运动角速度； A ：为线圈的截面权； θ：为线圈平面的法线方向与磁场方向间的夹角。 Φ - + u e i v B l e θ ω θsin BlvN e =θ ωsin BA e =
当θ=90时，式(6-4)可写成 ： e = N B A ω (6-5) 当N 、B 、A 、l 为定值时，感应电动势e 与线圈和磁场的相对运动速度v (或ω)成正比。 由于速度和位移、加速度之间是积分、微分的关系，因此只要适当加入积分、微分电路，便能通过测量感应电动势得到位移和加速度。 第二节、磁电式传感器的结构与应用 如前所述，可以用改变磁通方法或用线圈切割磁力线方法产生感应电动势；所以磁电式传感器可以分为：变磁通式、恒磁通式两种类型。 一、变磁通式磁电传感器 1）、在这类磁电式传感器中，产生磁场的永久磁铁和线圈都固定不动，而是通过磁通的变化产生感应电动势。 2）、磁电式转速传感器： ①、磁电式转速传感器的结构；见图6-1。 1传感齿轮、2感应线圈、3软铁板靴、 4永久磁铁 图6-1、永磁型磁电式转速传感器的基本结构 磁电式转速传感器主要由两部分组成。 第一部分是：固定部分，包括磁铁、感应线圈、用软铁制成的极靴(又称极掌)。 第二部分是：可动部分，主要是传感齿轮，它由铁磁材料制成，安装在被测轴上，随轴 转动。 ②、磁电式转速传感器的工作原理： 当被测轴以一定的角速度旋转时，带动传感齿轮一起转动。齿轮的齿顶和齿谷交替经过 极靴。由于极靴与齿轮之间的气隙交替变化，引起磁场中磁路磁阻的改变，使得通过线圈的磁通也交替变化，从而导致线圈两端产生感应电动势。 传感齿轮每转过一个齿，感应电动势对应经历一个周期T 。 若齿轮齿数为z ，转速为n(r/min) 。 则有：)() (60)min (1r zn s r zn T == (6-6) 式中：T 为感应电动势周期，单位为s ； 式(6-6)表示：传感齿轮每转过一个齿，对应所用时间。即传感齿轮每转过一个齿对应经 历一个周期T 。 或 60zn f = (6-7) f 为感应电动势频率，单位为Hz 。
磁电式传感器
磁传感器是一种发出磁力进行检测的一种传感器，在各种领域都有广泛的应用，全球每年产值大概在10 亿美元。未来，磁传感器凭借其优势性能还将进步扩宽 应用领域。就磁传感器而言，未来将有六大发展方向。 1、高灵敏度。被检测信号的强度越来越弱，这就需要 磁性传感器灵敏度得到极大提高。应用方面包括电流传 感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。2、 小型化、集成化、智能化。要想做到以上需求，这就需 要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成。3、温度 稳定性。更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越 严酷，这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性，行业应用包括汽车电子行业。4、抗干扰性。很多领域 里传感器的使用环境没有任何评比，就要求传感器本身 具有很好的抗干扰性。包括汽车电子、水表等等。5、 低功耗。很多领域要求传感器本身的功耗极低，得以延 长传感器的使用寿命。应用在植入身体内磁性生物芯 片，指南针等等。6、高频特性。随着应用领域的推广，要求传感器的工作频率越来越高，应用领域包括水表、汽车电子行业、信息记录行业。 磁电式转速传感器的工作方式决定了它有很强的 抗干扰性，能够在烟雾、油气、水汽等环境中工作。磁电式
转速传感器输出的信号强，测量范围广，齿轮、曲轴、轮辐等部件，及表面有缝隙的转动体都可测量。磁电式转速传感器的工作维护成本较低，运行过程无需供电，完全是靠磁电感应来实现测量，同时磁电式转速传感器的运转也不需要机械动作，无需润滑。磁电式转速传感器的结构紧凑、体积小巧、安装使用方便，可以和各种二次仪表搭配使用。所以未来磁电式传感器还将会广泛的应用，尤其是应用于发动机测速和出租车计价器中。
磁电式传感器结构图分析 各种磁电式传感器介绍
磁电式传感器结构图分析各种磁电式传感器介绍 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种无源传感器。磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器，它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定。 磁电式传感器的原理结构 磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器，它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定； 利用其逆转换效应可构成力（矩）发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系： 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。下图所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。 变磁通式结构 （a）旋转型（变磁））；（b）平移型（变气隙） 其中永久磁铁1（俗称“磁钢”）与线圈4均固定，动铁心3（衔铁）的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。 变磁式结构在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种，如下图所示。 图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。 当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为 式中B——气隙磁通密度（T）； l——气隙磁场中有效匝数为W的线圈总长度（m）为l=laW（la为每匝线圈的平均长度）v——线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度（ms-1）。
第六章压电式传感器
第六章压电式传感器 一、学习本课程所需的预备知识。 物理、电工基础、电子测量技术、电子线路。 二、教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指导。 1、压电传感器 压电传感器是利用某些晶体的压电效应工作的，超声波是利用逆压电效应工作的，所以压电效应是本章重点内容。同时，压电传感器使用电压、电荷放大器，故也是重点内容。 教学从晶体的压电效应入手，结合身边（电子打火机）的应用实例讲解。并且通过实验来加深理论知识，同时也掌握了压电传感器的应用。 超声波是压电效应的反向使用，要掌握超声波特性，这对于超声波传感器的使用是非常重要的。 教学建议： 由于晶体的压电效应不易理解，可以用电子打火机的原理使学生掌握晶体的压电效应。在介绍测量电路时，要使学生清楚压电传感器的实际等效电路，并且使学生知道为什么压电传感器不能用于静态测量。最后通过实验掌握传感器的应用。 2、霍尔传感器 霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应实现对磁场和电流测量的，目前使用的基本是霍尔集成电路，所以霍尔效应和霍尔集成电路是本章的重点内容。教材从霍尔效应开始，介绍了霍尔效应，霍尔元件的主要参数以及霍尔集成电路。最后介绍了霍尔传感器的应用。 教学建议： 在教学中要详细介绍霍尔集成电路的相关知识，同时，要采用实验的手段，使学生对霍尔传感器的原理及应用有一个详细的掌握。实验可采用测量位移的方法，这个实验在传感器实验台上完成。 三、典型例题 1、什么叫压电效应？压电材料分为哪几种？ 答：某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫压电效应。 压电材料可分为三大类：压电晶体（单晶）、压电陶瓷（多晶半导瓷）和新型压电材料（包括压电半导体和高分子压电材料）。 2、压电效应
磁电式传感器的整理
第5章磁电式传感器 主要查找 磁电式传感器的原理分类以及少量的应用 基本原理和结构型式 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。 磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器，它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz。 磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率d Φ/dt有如下关系： (5-1) 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。图5.1所示为分别用于旋转角速度及振动速度测量的变磁通式结构。
图5.1 变磁通式结构 (a)旋转型（变磁））；(b)平移型（变气隙） 其中永久磁铁1(俗称“磁钢”)与线圈4均固定，动铁心3(衔铁)的运动使气隙5和磁路磁阻变化，引起磁通变化而在线圈中产生感应电势，因此又称变磁阻式结构。 在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对 运动——线圈切割磁力线而产生。这类结构有两种，如图5-2所示。 图5.2 恒磁通式结构(a)动圈式；(b)动铁式 图中的磁路系统由圆柱形永久磁铁和极掌、圆筒形磁轭及空气隙组成。气隙中的磁场均匀分布，测量线圈绕在筒形骨架上，经膜片弹簧悬挂于气隙磁场中。 当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为
传感器第六章习题答案
第六章习题答案 6-1.为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？ 解： 6-2.变磁阻式传感器有哪几种结构形式？可以检测哪些非电量？ 解： 6-3.磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路来获取相应的位移和加速度信号？解： 6-4.磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数。 解：磁敏式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器也称为电动式传感器或感应式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生电动式的，它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是有源传感器。 电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、、重量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置。 6-5试证明霍尔式位移传感器的输出与位移成正比。 解： 6-6.霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？ 解：答：霍尔元件温度补偿方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。 1）利用输入回路的串联电阻进行补偿。下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号。两个输入端串联补偿电阻R并接恒电源，输出端开路。根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为 RHt=RH0(1+αt) Rit=Ri0(1+βt) 式中，RHt为温度为ｔ时霍尔系数；RH0为0℃时的霍尔系数；Rit为温度为ｔ时的输入电阻；Ri0为0℃时的输入电阻；α为霍尔电压的温度系数, β为输入电阻的温度系数。当温度变化Δt时，其增量为: ΔRH=RH0αΔt ΔRi=Ri0βΔt
磁电式转速传感器测量技术要求
变频器基础知识18个问题 1、什麽是变频器？ 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、pwm和pam的不同点是什麽？ pwm是英文pulse width modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。pam是英文pulse amplitude modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什麽不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。 4、为什麽变频器的电压与电流成比例的改变？ 非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那麽磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对於变频器驱动,如果频率下降时电压也下降，那麽电流是否增加？ 频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随著电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对於带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、v/f模式是什麽意思？ 频率下降时电压v也成比例下降，这个问题已在回答4说明。v与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(rom)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改v和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那麽由於交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定v/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择v/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写著变速范围60~6hz，即10:1，那麽在6hz以下就没有输出功率吗？ 在6hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6hz 左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3hz. 10、对於一般电机的组合是在60hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下时不可以的。在60hz以上(也有50hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什麽意思？