传感器类型及原理总结课件.ppt

1、南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 4.5 压电式传感器压电式传感器 第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理 压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 一、工作原理一、工作

2、原理压电效应压电效应 天然结构的石英晶体呈天然结构的石英晶体呈六角形晶柱，用金刚石刀具六角形晶柱，用金刚石刀具切割出一片正方形薄片。当切割出一片正方形薄片。当晶体薄片受到压力时，晶格晶体薄片受到压力时，晶格产生变形，表面产生正电荷，产生变形，表面产生正电荷，电荷电荷Q Q与所施加的力与所施加的力F F成正比，成正比，这种现象称为压电效应。还这种现象称为压电效应。还有一些人造的材料也具有压有一些人造的材料也具有压电效应。电效应。当力的方向改变时，当力的方向改变时，电荷的极性随之改变；电荷的极性随之改变；当动态力变为静态力时，当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而电荷将由于表面漏电而很快泄漏、

3、消失。很快泄漏、消失。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（失，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应电致伸缩效应）。）。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 压电效应的应用原理压电效应的应用原理力力电轴电轴纵向压电效应，在电轴方向产生电效应纵向压电效应，在电轴方向产生电效应力力力轴力轴横向压电效应，在电轴方向产生电

4、效应，横向压电效应，在电轴方向产生电效应，极性与相反极性与相反力力光轴光轴无压电效应无压电效应电电电轴电轴逆压电效应，产生机械应变逆压电效应，产生机械应变光光光轴光轴无双折射现象无双折射现象南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 压电材料的分类及特性压电材料的分类及特性 压电传感器中的压电元件材料一般有三类：压电传感器中的压电元件材料一般有三类：第一类是第一类是压电晶体压电晶体（如石英晶体）；（如石英晶体）；第二类是经过极化处理的第二类是经过极化处理的压电陶瓷压电陶瓷；第三类是第三类是高分子压电材料高分子压电材料。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5

5、 压电式传感器压电式传感器 天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形1 压电晶体石英晶体压电晶体石英晶体南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院石英晶体切片及封装石英晶体切片及封装双面镀银并封装双面镀银并封装4.5 压电式传感器压电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 2 压电陶瓷压电陶瓷 压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它比石英晶体的压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它比石英晶体的压电灵敏度高得多，而制造成本却较低，因此目前国内外生压电灵敏度高得多，而制造成本却较低，因此目前国内外生产的压电元件绝大多数都采用压电陶瓷产的压电元件绝大多数都采

6、用压电陶瓷。常用的压电陶瓷材。常用的压电陶瓷材料有料有钛酸铅钛酸铅系列压电陶瓷（系列压电陶瓷（PZT）及）及非铅系非铅系压电陶瓷压电陶瓷（如（如钛钛酸钡酸钡BaTiO3等）。等）。压电陶瓷外形压电陶瓷外形南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 3 高分子压电材料高分子压电材料 典型的高分子压电材料有聚偏二氟乙烯（典型的高分子压电材料有聚偏二氟乙烯（PVF2或或PVDF）、）、聚氟乙烯（聚氟乙烯（PVF）、改性聚氯乙烯（）、改性聚氯乙烯（PVC）等。它是一种柔软）等。它是一种柔软的压电材料，可根据需要制成薄膜或电缆套管等形状。它不易的压电材料，可根据需要制成薄膜

7、或电缆套管等形状。它不易破碎，具有防水性，可以大量连续拉制，制成较大面积或较长破碎，具有防水性，可以大量连续拉制，制成较大面积或较长的尺度，价格便宜，频率响应范围较宽。的尺度，价格便宜，频率响应范围较宽。高分子压电薄膜及拉制高分子压电薄膜及拉制 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆 可用报警的高分子压电踏脚板可用报警的高分子压电踏脚板南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 高分子压电薄膜制作的压电喇叭高分子压电薄膜制作的压电喇叭（逆压电效应）（逆压电效应）

8、南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院压电式动态力传感器以及在压电式动态力传感器以及在 车床中用于动态切削力的测量车床中用于动态切削力的测量 4.5 压电式传感器压电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用压电式步态压电式步态分析跑台分析跑台压电式纵跳压电式纵跳 训练分析装置训练分析装置压电传感器测量压电传感器测量双腿跳的动态力双腿跳的动态力4.5 压电式传感器压电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器+并联并联F+Q=KpF Q电荷；Kp压电常数；F压力。压

9、电式传感器连接方法压电式传感器连接方法:1 1）并联法）并联法 两压电片的负极都集中在中间电极上，正电极在两边的电极上，这种连接方法称为并联。输出电容C为单片电容的 n倍；输出电压U等于单片电压Ua；极板上电荷量Q为单片电荷量Q的n倍，即 Q=nQ U=Ua C=nCa 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2 2）串联法）串联法 正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板，而中间的极板上片产生的负电荷与下片产生的正电荷相互抵消，这种接法称为串联。Q=Q U=nUa C=3 3）比较：）比较：并联接法输出电荷大，本身电容大（因而接上负载后时间常数大），宜用于以电荷作为输出量的场合，相对来说允许被

10、测对象变化频率稍低。串联接法输出电压大，本身电容小，宜用于以电压作为输出量的场合，要求后续电路有较大的输入阻抗。4.5 压电式传感器压电式传感器+串联串联南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院压电式传感器测量电路压电式传感器测量电路:由于压电传感器的输出信号非常微弱，需将其输出电信号进行放大才能测量出来；压电传感器的内阻抗相当高，不是普通放大器能放大的，需进行阻抗匹配；连接电缆的长度、噪声对系统输出有明显影响。压电式传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号。当采用电压输出信号时，这时把传感器看作电压发生器；当采用电荷输出信号时，这时把传感器看作电荷发生器。前置放大器有两种形式：电压放大器

11、，其输出电压与输入电压成比例，一般称为阻抗变换器；电荷放大器，其输出电压与输入电荷成比例。4.5 压电式传感器压电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 1）电压放大器）电压放大器 C C越大，越大，e e越小越小0 0，e e0 0南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.5 压电式传感器压电式传感器 2）电荷放大器）电荷放大器 两种前置放大器的主要区别：使用电压放大器时，整个测量系统对电缆电容的变化非常敏感，尤其是连接电缆长度变化更为明显；使用电荷放大器时，电缆长度变化的影响差不多可以忽略不计。C Cc c对结果影响小对结果影响小南昌大学机电工

12、程学院南昌大学机电工程学院 电荷放大器能将压电传感器输出的电荷转电荷放大器能将压电传感器输出的电荷转换为电压（换为电压（Q/U转换器），但并无放大电荷的转换器），但并无放大电荷的作用，只是一种习惯叫法。作用，只是一种习惯叫法。面板式电荷放大器面板式电荷放大器4.5 压电式传感器压电式传感器 焊接式焊接式 电荷放大器电荷放大器 主要指标主要指标:灵灵 敏敏 度：度：1、10、100mV/pC(任选一档任选一档)频率范围：频率范围：0.3100KHz(上、下限可选上、下限可选)噪声噪声(最大灵敏度最大灵敏度)：输出端小于：输出端小于1mV 归归 一一 化：外接电阻调整化：外接电阻调整 线性误差：线

13、性误差：1%最大输出：最大输出：5V或或10V 电电 源：源：6V15V 特点：可组成经济的多点测试系统特点：可组成经济的多点测试系统南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.6 4.6 磁电式传感器磁电式传感器 1.1.变换原理变换原理:磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。应电动势的一种转换器。dtdWe感应线圈的感应电动势感应线圈的感应电动势e e为为磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。cosSB

14、),(mdtdRB第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2 2 分类分类 磁磁电电式式动圈式动圈式磁阻式磁阻式线速度型线速度型角速度型角速度型N4.6 磁电式传感器磁电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院动圈式传感器动圈式传感器 线速度型线速度型4.6 磁电式传感器磁电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院角速度型角速度型测速电机测速电机4.6 磁电式传感器磁电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院磁阻式传感器磁阻式传感器 磁电式车速传感器磁电式车速传感器4.6 磁电式传感器磁电式传感器 南昌大学机

15、电工程学院南昌大学机电工程学院汽车速度的测量原理汽车速度的测量原理 与车轮联动与车轮联动4.6 磁电式传感器磁电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 4.7 热电式传感器热电式传感器 1.1.变换原理变换原理:热电式传感器是把温度变化转换为电量变化的热电式传感器是把温度变化转换为电量变化的传感器，分为热电阻（见传感器，分为热电阻（见4.2）和热电偶。）和热电偶。第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理热电效应热电效应 将两种不同材料的导体将两种不同材料的导体A A和和B B串接成一个闭合回串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热路，当两个

16、接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。电势，形成电流，此现象称为热电效应。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 热电偶工作原理演示热电偶工作原理演示 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极热电极A A右端为：右端为：自由端自由端（参考端、冷端）（参考端、冷端）左端为：左端为：测量端测量端（工作端、热端）（工作端、热端）热电极热电极B B热电势热电势AB南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 1821年，德国物理学家赛贝克用两种

17、不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？）（又说明什么？）。热电效应也叫赛贝克效应。热电效应的发现热电效应的发现南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 结点产生热电势的结点产生热电势的微观微观解释及解释及图形符号图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属的密度不同，在两金属A A和和B B的接触点处会发生自由电子的的接触点

18、处会发生自由电子的扩散扩散现象现象。自由电子将从密度大的金属。自由电子将从密度大的金属A A扩散到密度小的金属扩散到密度小的金属B B，使，使A A失去电子带正电失去电子带正电，B B得到电子带负电得到电子带负电，从而产生，从而产生热电势，热电势，其值其值与温度相关。与温度相关。自由自由电子电子ABT Tie南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 BAABNNekTTEln)(ABTT0k k玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数，e e电子电荷量，电子电荷量，T T接触处的温度，接触处的温度，N NA A，N NB B分别为导体分别为导体A A和和B B的自由电子密度。

19、的自由电子密度。BAABNNekTTEln)(00 热电偶两结点所产生的总的热电偶两结点所产生的总的热电势热电势等于热端热等于热端热电势与冷端热电势电势与冷端热电势之差之差，是两个结点的，是两个结点的温差温差tt 的的函数：函数：EAB（T，T0）=EAB（T T）-EAB（T T0 ）热电势大致与热电势大致与两个结点的两个结点的温差温差tt 成正比成正比南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 热电偶测温基本定律热电偶测温基本定律1)1)均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温

20、度分布如何均不产生热的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。电动势。TT02)中间导体定律中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。热电偶回路的总热电动势。TT0V南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 3)3)参考电极定律参考电极定律 两种导体两种导体A,BA,B分别与参考电极分别与参考电极C C组成热电偶，如组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，果他们所产生的热电动势为已知，A A和和B

21、 B两极配对后两极配对后的热电动势可用下式求得：的热电动势可用下式求得：),(),(),(000TTETTETTECBACABABTT0=ACTT0CBTT0由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 八种国际通用热电偶：八种国际通用热电偶：B:B:铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6 、R:R:铂铑铂铑1313铂铂 、S:S:铂铑铂铑1010铂铂 、K:K:镍铬镍铬镍硅镍硅 、N:N:镍铬硅镍铬硅镍硅镍硅 、E:E:镍铬镍铬铜镍、铜镍、J:J:铁铁铜镍铜镍 、T:T:

22、铜铜铜镍铜镍 用于制造用于制造铂铂热电偶的热电偶的各种各种铂铂热电偶丝热电偶丝南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 设冷端为设冷端为0 0 C C，根据以下电路中，根据以下电路中的毫伏表的示值及的毫伏表的示值及K热电偶的分度热电偶的分度表，查出热端的温度表，查出热端的温度tx 。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 普通装配型普通装配型热电偶的外形热电偶的外形安装安装螺纹螺纹安装安装法兰法兰南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器

23、热电式传感器 热电偶冷端的延长热电偶冷端的延长 采用相对采用相对廉价廉价的补偿导线，可的补偿导线，可延长热电偶的冷端延长热电偶的冷端，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。敷设。要求要求：补偿导线在：补偿导线在0 0100100 C范围内的热电势与配范围内的热电势与配套的热电偶的热电势套的热电偶的热电势相等相等，所以，所以不影响不影响测量精度。测量精度。补偿导线外形补偿导线外形 屏蔽层屏蔽层保护层保护层南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 热电偶的冷端温度补偿热电偶的冷端温度补偿必要性：必要性：1

24、1、用热电偶的分度表查毫伏数、用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必温度时，必须须满足满足t t0 0=0=0 C C的条件的条件。在实际测温中，冷端温度常。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样随环境温度而变化，这样t t0 0不但不是不但不是0 0 C C，而且也，而且也不恒定不恒定，因此将产生误差。因此将产生误差。2 2、一般情况下，、一般情况下，冷端温度均高于冷端温度均高于0 0 C C，热电，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失损失 。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 冷端温度补偿的

25、方法冷端温度补偿的方法 一、冷端恒温法：一、冷端恒温法：将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在冷端的温度保持在0 C不变。此法也称冰浴法，它消除了不变。此法也称冰浴法，它消除了t0不等于不等于0 C而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。用于实验室中。冰浴法接线图冰浴法接线图 1被测流体管道被测流体管道 2热电偶热电偶 3接线盒接线盒 4补偿导线补偿导线 5铜质导线铜质导线 6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶 8冰水混合物冰水混合物 9试管试管 10新的冷端新的冷端 南昌

26、大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 二、计算修正法二、计算修正法 当热电偶的冷端温度当热电偶的冷端温度t0 0 C时，由于热端与冷端时，由于热端与冷端的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势的温差随冷端的变化而变化，所以测得的热电势EAB（t，t0）与冷端为）与冷端为0 C时所测得的热电势时所测得的热电势EAB（t，0 C）不等。若冷端温度高于不等。若冷端温度高于0 C，则，则EAB（t，t0）EAB（t，0 C）。可以利用下式计算并修正测量误差：）。可以利用下式计算并修正测量误差：EAB（t，0 C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0 C）南昌大学机电

27、工程学院南昌大学机电工程学院4.7 热电式传感器热电式传感器 三、电桥补偿法三、电桥补偿法 XT-WBC热电偶热电偶 冷端补偿器冷端补偿器 电桥补偿法是利用电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。补偿热电偶对应型号的补偿电桥。R RH H为热电阻为热电阻 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 4.8 光电式传感器光电式传感器 第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理 光电传感器通常是指能敏

28、感到由紫外线到红外光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。其工作原理是基于一些物质的光电效应。内光电效应内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对空穴对,使其导电性能增强使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象照后电阻率发生变化的现象,称为称为内光电效应内光电效应。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管外光电效应外光电效应 受到光照时使电子逸出表面，称为外

29、受到光照时使电子逸出表面，称为外光电效应光电效应。光电管、光电倍增管光电管、光电倍增管南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 照相机自动测光照相机自动测光光控灯光控灯工业控制工业控制南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 光电池光电池 光生伏特效应指半导体材料光生伏特效应指半导体材料P-NP-N结受到光照后结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。的光电池是常用的光生伏

30、特型器件。+-PN南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 应用应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直直射式射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 案例：案例：鼠标就是利用鼠标就是利用LEDLED与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.8 光电式传感器光电式传感器 相机测距反射式光电传感器相机测距反射式光电传感器南昌大学机电工程学院南昌

31、大学机电工程学院3.9 3.9 霍尔传感器霍尔传感器 sinIBKVHH 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。电动势，这种物理现象称为霍尔效应。1 1 霍尔元件霍尔元件 第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔传感器 霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔

32、传感器 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔传感器 测转角：测转角：南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔传感器 电流传感器电流传感器 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。测。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔传感器 铁磁材料裂纹检测铁磁材料裂纹检测 NS南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4

33、.9 霍尔传感器霍尔传感器 叶片和齿轮位置传感器叶片和齿轮位置传感器应用应用 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.9 霍尔传感器霍尔传感器 案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量:南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院课后作业课后作业自行车速度的测量自行车速度的测量 1.观察自行车的结构可知，车速及公里数与车轮的直径及观察自行车的结构可知，车速及公里数与车轮的直径及转速成正比，因此应将注意力集中到自行车的前、后轮上。设转速成正比，因此应将注意力集中到自行车的前、后轮上。设车轮的直径为车轮的直径为D（m），则周长），则周长l=D，车轮转动的圈数即为自，车轮转动的圈数即为自行车行驶距离的基

34、本参数。若转动圈数为行车行驶距离的基本参数。若转动圈数为N，则累计路程，则累计路程L=Nl=ND；若每分钟转动的圈数为；若每分钟转动的圈数为n（n=N/t，圈，圈/分钟）则车速分钟）则车速 v=60nl/1000(km/h)=0.06 n D(km/h)。2.车轮的钢丝辐条是等间隔排列的，应能给我们带来启示。车轮的钢丝辐条是等间隔排列的，应能给我们带来启示。设辐条数为设辐条数为p，每产生，每产生p个脉冲，就意味车轮转了一圈。对传感个脉冲，就意味车轮转了一圈。对传感器测得的辐条数脉冲进行计数，可得到累计数器测得的辐条数脉冲进行计数，可得到累计数Np，则车轮转过，则车轮转过的圈数的圈数N=Np/p。我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次。我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次数进行计数，从而也可以得到里程，计算公式请自行推导。数进行计数，从而也可以得到里程，计算公式请自行推导。3.根据所选传感器的特点，可以考虑多种设计思路。根据所选传感器的特点，可以考虑多种设计思路。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院让你做这个产品，能实现这个价位吗？让你做这个产品，能实现这个价位吗？