第七章 磁电式传感器

第7章 磁电式传感器1、 某霍尔元件尺寸为l=10mm ，b=3.5mm ，d=1.0mm ，沿l 方向通以电流I=1.0mA ，在垂直于l 和b 的方向上加有均匀磁场B ＝0.3T ，灵敏度为22V/(A·T)，试求输出的霍尔电势以及载流子浓度。

解：输出的霍尔电势为： ）（mV IB K U H H 6.63.0100.1223=⨯⨯⨯==- 由neR d R K H H H 1=，＝可得载流子浓度为： 320319/1084.2101106.12211m ed K n H ⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅=--第8章 光电式传感器8－8当光纤的46.11＝n ，45.12＝n ，如光纤外部介质的10＝n ，求光在光纤内产生全反射时入射光的最大入射角c θ。

解：最大入射角8.91706.0arcsin 45.146.1arcsin 1arcsin2222210==-=-=n n n c θ2、若某光栅的栅线密度为50线/mm ，标尺光栅与指示光栅之间的夹角为0.01rad 。

求：所形成的莫尔条纹的间距。

解：光栅栅距为mm mmW 02.0/501=＝标尺光栅与指示光栅之间的夹角为rad 01.0=θ 莫尔条纹的间距为 mm mmW W B H 201.002.02sin ==≈=θθ＋＋＋－t 1t 2AA BBt 0 t 03、利用一个六位循环码码盘测量角位移，其最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度最大为0.01mm ，则码盘半径应有多大？若码盘输出数码为“101101”，初始位置对应数码为“110100”，则码盘实际转过的角度是多少？ 解：六位循环码码盘测量角位移的最小分辨率为：rad 098.06.523606===α。

码盘半径应为：mm mmlR 1.0098.001.0===α循环码101101的二进制码为110110，十进制数为54； 循环码110100的二进制码为100111，十进制数为39。

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。

磁电式传感器原理及应用磁电式传感器是一种基于磁效应的传感器，能够通过测量电流和磁场之间的关系来检测和测量电流、位移、速度、角度等物理量。

该传感器通过电流和磁场之间的相互作用，将物理量转化为电信号，从而实现对物理量的测量和控制。

磁电式传感器具有高精度、高分辨率、高灵敏度、可靠性高等优点，因此在许多领域得到广泛应用。

磁电式传感器的工作原理主要是基于磁电效应，即通过磁场作用于磁电材料产生的电势差来测量物理量。

常用的磁电材料有铁磁材料、反铁磁材料和压电材料等。

当磁电材料受到外界磁场的影响时，内部的电荷分布状态发生改变，从而在材料的两侧产生电势差。

根据外加电场的方向，可以将磁电材料分为电压系数和电流系数两种类型。

磁电式传感器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电流测量：磁电式传感器可以通过测量电流所产生的磁场来实现对电流的测量。

在电力系统中，磁电式传感器被广泛用于测量电流，用于电能计量、故障检测和保护等。

2. 位移测量：通过将磁电材料与磁场探头相结合，可以实现对位移的测量。

在工业自动化领域，磁电式传感器被广泛应用于位移传感器、液位传感器、角度传感器等领域。

例如，在机械加工中，可以通过位移传感器来监测工件的位移，从而实现对机械加工的控制和调整。

3. 速度测量：磁电式传感器可以通过测量旋转物体所产生的磁场来实现对速度的测量。

在汽车行业中，磁电式传感器被广泛用于测量车速，用于车速表和巡航控制系统等。

4. 角度测量：通过将磁电材料与磁场探头结合，磁电式传感器可以实现对角度的测量。

在航空航天、机器人、自动化控制等领域，磁电式传感器被广泛应用于角度传感器、导航传感器、姿态传感器等领域。

5. 磁场测量：磁电式传感器可以通过测量磁场对磁电材料产生的电势差来实现对磁场的测量。

在地理勘测、地震监测等领域，磁电式传感器被用于测量地球磁场和地震活动等。

总之，磁电式传感器作为一种重要的传感器技术，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展和进步，磁电式传感器将更加精确、灵敏地测量和控制物理量，为各个领域的发展做出更大的贡献。

磁电式传感器的原理及应用引言磁电式传感器是一种常见的传感器类型，广泛用于测量和检测磁场、电流、位移等物理量。

本文将介绍磁电式传感器的工作原理以及一些应用领域。

工作原理磁电式传感器是基于磁电效应工作的，磁电效应是指在外加磁场下材料产生的电磁感应效应。

磁电式传感器一般由磁电材料和传感器结构组成。

磁电材料是传感器的核心部分，它具有磁场敏感性，能够将外加磁场转化为电信号。

常见的磁电材料有磁电晶体、磁电陶瓷等。

传感器结构一般采用薄膜形式，具有高灵敏度和快速响应的特点。

具体来说，磁电式传感器的工作原理如下：1.当外加磁场作用于磁电材料时，磁电材料内部的晶格结构会发生改变。

2.这种晶格结构的改变会引起材料内部的电荷分布发生变化。

3.电荷分布的变化会产生一个电场，进而产生电压差。

4.通过测量电压差的大小，可以确定外加磁场的强度。

应用领域磁电式传感器在许多领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用领域：1. 磁场测量磁电式传感器可以用于测量磁场的强度和方向。

例如，在地磁测量中，磁电式传感器可以用来检测地磁场的变化，帮助我们研究地球的磁场分布和变化规律。

2. 电流测量由于电流在传感器周围会产生磁场，磁电式传感器可以用来测量电流的大小和方向。

这在电力系统中非常重要，可以用于电流监测和故障检测。

3. 位移测量磁电式传感器还可以用来测量物体的位移。

通过将磁电传感器与磁体结合使用，可以实现非接触式的位移测量。

这在自动化控制、机器人技术等领域有着广泛的应用。

4. 电子设备磁电式传感器可以用于电子设备中的位置检测、方向检测等功能。

例如，在手机中，磁电式传感器能够检测手机的方向，从而实现屏幕的自动旋转功能。

5. 医疗领域磁电式传感器在医疗领域也有着重要的应用。

例如，可以用于心脏磁场的监测和分析，帮助医生进行心脏病的诊断和治疗。

总结磁电式传感器是一种基于磁电效应工作的传感器，具有广泛的应用。

本文介绍了磁电式传感器的工作原理，以及在磁场测量、电流测量、位移测量、电子设备和医疗领域中的应用。

一、引言磁电式传感器（magnetic-electric sensor）是一种常见的传感器类型，广泛应用于各个领域中，包括工业自动化、交通运输、机器人、医疗设备等。

磁电式传感器利用磁力与电磁感应的原理，将磁场的变化转化为电信号，从而实现对磁场强度、方向或位置的检测。

本文将详细解释磁电式传感器的工作原理，包括其基本原理、结构、工作方式以及应用领域。

二、磁电式传感器的原理1. 电磁感应原理磁电式传感器的工作原理基于电磁感应的原理。

根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁力线穿过时，会在导体中产生电动势。

这种现象可以用以下公式表示：EMF = -dΦ/dt其中EMF表示电动势，Φ表示磁场通量，dt表示时间的微小变化。

根据该定律可知，当磁场强度或磁场方向发生变化时，会在导体中产生电动势。

2. 磁电效应原理磁电式传感器的核心部件是磁电材料，如铁电材料或磁电材料。

磁电材料具有磁电效应，即在外加磁场的作用下，会产生磁感应强度与电场强度之间的线性关系。

磁电效应可以通过以下公式表示：E = k * H其中E表示电场强度，k表示磁电系数，H表示磁场强度。

根据该公式可知，当磁场强度发生变化时，磁电材料会产生相应的电场强度变化。

3. 磁电式传感器的构成磁电式传感器通常由磁电材料、电极、封装以及相关电路组成。

磁电材料：磁电材料是磁电式传感器的核心部件，它通过磁电效应将磁场的变化转化为电场的变化。

常见的磁电材料包括铁电材料和磁电材料。

电极：电极用于连接磁电材料和外部电路，将磁电材料产生的电场信号引出。

封装：封装是保护磁电材料和电极的外壳，通常采用环氧树脂或金属外壳进行封装。

相关电路：相关电路包括放大电路、滤波电路和输出电路等，用于放大和处理磁电材料产生的电场信号，提供给外部电路使用。

4. 磁电式传感器的工作原理磁电式传感器的工作原理基于磁电效应和电磁感应的原理。

当存在磁场时，磁电材料会产生相应的电场变化。

根据电磁感应原理，当磁场的强度或方向发生变化时，会在磁电材料中产生电动势。

磁电式传感器工作原理
磁电式传感器，又称磁电效应式传感器，是利用电磁效应进行信
号转换的一种传感器。

它将物理量转换为电信号，其运行原理如下：
当受到外力作用时，磁电式传感器内的磁性结构会相应的形变发生变化，从而导致胶体囊泡内部电荷的变化，使得囊泡内部电位发生变化，变化的电位会将胶体囊泡中的电荷通过引线传送到电路中，在电路中
采集这些变化信号，控制电路对变化信号进行处理和恢复，将变化信
号转换成模拟电压或数字信号，以给控制系统提供输入信号。

磁电式传感器的结构简单、重量轻、原理容易理解，在测试过程
中不受外界条件的影响，能够稳定强烈的信号输出，具有非常好的鲁
棒性和可靠性，而且受力后反应极快，可以提供精确的信号采集，可
以较好的满足用户对高精度和高灵敏度测量要求，所以磁电式传感器
在测量、控制、检测等领域都有广泛的应用。

磁电式传感器原理
磁电式传感器是一种常用的物理量测量装置，它利用磁电效应实现对磁场的测量。

磁电效应是指当磁场作用于特定的材料时，会在材料中产生电势差或电流。

磁电式传感器的工作原理可以分为两个步骤：磁场的感应和电信号的转换。

首先，当磁场作用于磁电式传感器中的磁敏材料时，磁敏材料内部的自由电子会受到力的作用，从而形成一个电势差或电流。

这是由于磁场会改变电子的运动轨迹，导致电荷在材料中的分布发生变化。

这个电势差或电流的大小与磁场的强度成正比。

然后，磁电式传感器会将产生的电势差或电流信号转换成可用的测量信号。

这通常通过将电势差转换成电压信号或通过电流信号经过放大和滤波后得到。

这样的测量信号可以用来表示磁场的强度或与其他物理量的关系。

磁电式传感器有许多应用领域，包括磁场测量、运动传感、接近开关等。

它们通常具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等特点，可以实现对磁场的准确测量。

同时，磁电式传感器还可以通过改变磁敏材料的性质或结构，实现对不同范围和分辨率的测量需求。

简述磁电式传感器的工作原理磁电式传感器是一种将磁场信息转化为电信号的传感器，广泛应用在仪器仪表、自动控制、计算机信息处理、航空航天等领域。

其主要工作原理是基于磁电效应和霍尔效应。

磁电效应是指当磁性材料受到外界磁场的作用时，其中的自由电子将受到力的作用，从而在材料内部形成电势差。

这个电势差可以用来测量外部磁场的大小和方向。

磁电效应可以用来将机械运动转换为电信号，从而实现物理量的测量和控制。

霍尔效应是指电流通过横跨磁场的导体时，将在导体的两侧出现电势差。

这个现象的原理是基于洛伦兹力，即受到磁场作用的电荷将受到力的作用而被分离。

霍尔效应与磁电效应相似，也是将磁场信息转换为电信号的一种机制。

磁电式传感器通常通过霍尔效应测量磁场的强度和方向。

磁电式传感器一般由磁性材料、霍尔元件和信号处理电路组成。

在测量时，磁性材料将接收到外界的磁场，从而在其内部产生电势差。

电势差随后被传递给霍尔元件，经过元件内部的放大、滤波等信号处理，最终转换为可用的电信号。

这个电信号的大小和方向分别对应着外界磁场的强度和方向。

磁电式传感器有多种类型，包括线性磁电效应传感器、非线性磁电效应传感器、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器等。

线性磁电效应传感器是一种用于测量弱磁场的传感器，可用于检测磁场的方向、大小和分布情况。

而非线性磁电效应传感器则适用于测量强磁场，如磁体在加热过程中的磁场分布。

霍尔电流传感器和霍尔电压传感器是基于霍尔效应进行测量的传感器，分别适用于测量电流和电压。

霍尔电流传感器将电流通过磁场，并测量电势差来计算电流大小，而霍尔电压传感器则通过测量霍尔元件两侧的电势差来计算电压大小。

这些传感器广泛应用在电力系统中，用于测量电流和电压，从而保障设备的安全运行。

磁电式传感器是一种重要的测量和控制元件，广泛应用于工业控制、科学研究、医疗设备等领域。

其工作原理基于磁电效应和霍尔效应，能够将磁场信息转化为电信号，实现对物理量的测量和控制。

磁电式传感器的优点在于具有高度的灵敏度和精度，且不会对被测物体产生影响。

磁电式传感器工作原理
磁电式传感器是一种常用于检测磁场强度的传感器。

它的工作原理基于磁电效应，即当磁场通过特定材料时，会产生电势差。

磁电式传感器通常由感应线圈和磁核组成。

感应线圈是一根绕有导线的线圈，磁核则是材料制成的磁性物体，通常是铁芯。

当没有磁场作用时，感应线圈中不会产生电流。

当外部磁场作用于磁核时，磁核产生的磁通量会穿过感应线圈。

根据法拉第电磁感应定律，当磁通量连续变化时，感应线圈中会产生感应电动势。

这个感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而磁通量的变化率与外部磁场的强弱有关。

因此，磁电式传感器可以通过测量感应线圈中产生的感应电动势来间接测量外部磁场的强度。

常见的应用包括地磁传感器、电动机转速传感器和磁导航传感器等。

值得注意的是，磁电式传感器的灵敏度取决于感应线圈的设计和磁核材料的选择。

较高的灵敏度可以使传感器对磁场变化更加敏感，而较低的灵敏度则可以使传感器对较弱的磁场更加测量精准。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择适当的磁电式传感器。

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。