第5章磁电式传感器;磁电感应式传感器又称磁电式传感器，是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。

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，是一种有源传感器。由于它输出功率大，且性能稳定，具有一定的工作带宽（10～1000Hz），所以得到普遍应用。;5.1.1磁电感应式传感器工作原理

根据电磁感应定律，当导体在稳恒均匀磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内产生的感应电势为;当一个W匝线圈相对静止地处于随时间变化的磁场中时，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：;图为开磁路变磁通式：;图为闭磁路变磁通式传感器，气隙随被测旋转体周期性变化，磁路磁阻也周期性变化，磁通也周期性变化，在线圈中产生感应电动势。;图为另一种闭磁路变磁通式传感器，它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成，内外齿轮齿数相同。;恒定磁通式磁电传感器结构原理图

（a）动圈式；(b)动铁式;磁铁与线圈的相对运动切割磁力线，从而产生感应电势为;5.1.2磁电感应式传感器基本特性

当测量电路接入磁电传感器电路时，如图所示，磁电传感器的输出电流Io为;而传感器的输出电压和电压灵敏度分别为;1.非线性误差

磁电式传感器产生非线性误差的主要原因是：由于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，如图所示。;2.温度误差

当温度变化时，式中右边三项都不为零，对铜线而言每摄氏度变化量为dl/l≈0.167×10-4,dR/R≈0.43×10-2，dB/B每摄氏度的变化量决定于永久磁铁的磁性材料。对铝镍钴永久磁合金，dB/B≈-0.02×10-2，这样可得近似值如下：;5.1.3磁电感应式传感器的测量电路;5.2霍尔式传感器;fL=eBv;fL的方向在图中是向内的，此时电子除了沿电流反方向作定向运动外，还在fL的作用下漂移，结果使金属导电板内侧面积累电子，而外侧面积累正电荷，从而形成了附加内电场EH，称霍尔电场，该电场强度为;霍尔电场的出现，使定向运动的电子除了受洛伦兹力作用外，还受到霍尔电场力的作用，其力的大小为eEH，此力阻止电荷继续积累。

随着内、外侧面积累电荷的增加，霍尔电场增大，电子受到的霍尔电场力也增大，当电子所受洛伦磁力与霍尔电场作用力大小相等方向相反，即;若金属导电板单位体积内电子数为n，电子定向运动平均速度为v，则激励电流I=nevbd，即;令RH=1/ne，称之为霍尔常数，其大小取决于导体载流子密度,则;2.霍尔元件基本结构

霍尔元件的结构很简单，它是由霍尔片、四根引线和壳体组成的，如图所示。;3.霍尔元件基本特性

(1)额定激励电流和最大允许激励电流

当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。

以元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。

因霍尔电势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。改善霍尔元件的散热条件，可以使激励电流增加。;(2）输入电阻和输出电阻

激励电极间的电阻值称为输入电阻。

霍尔电极输出电势对电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。

以上电阻值是在磁感应强度为零，且环境温度在20℃±5℃时所确定的。;(3）不等位电势和不等位电阻

当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。这时测得的空载霍尔电势称为不等位电势。;(4）寄生直流电势

在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电势。其产生的原因有：

①激励电极与霍尔电极接触不良，形成非欧姆接触，造成整流效果；

②两个霍尔电极大小不对称，则两个电极点的热容不同，散热状态不同而形成极间温差电势。

寄生直流电势一般在1mV以下，它是影响霍尔片温漂的原因之一。;(5）霍尔电势温度系数

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