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1、,霍尔传感器与其他磁敏传感器,第7章,传感器与智能检测技术,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,霍尔效应,7.1,霍尔元件及特性参数,7.2,集成霍尔传感器,7.3,霍尔传感器的应用实例,7.4,其他磁敏传感器,7.5,霍尔传感器与其他磁敏传感器,07,将金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH，这种物理现象称为霍尔效应。,7.1 霍尔效应,传感器与智能检测技术,霍尔传感器与其他磁敏传感器,07,霍尔电势UH与输入电流I及磁感应强度B成正比，其灵敏度KH与霍尔系数RH成正比而与霍尔片厚度d成反
2、比。所以，为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。 当磁感应强度B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电动势。,7.1 霍尔效应,传感器与智能检测技术,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.2 霍尔元件及特性参数 7.2.1 霍尔元件,霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出4个引线，a、b两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；c、d引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,霍尔元件的基本检测电路图,霍尔元件的输出电路图,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术
3、,7.2.2 霍尔元件的主要特性参数 (1)霍尔元件的灵敏度系数KH。 (2)额定激励电流IN和最大允许激励电流Imax。 (3)输入电阻Ri、输出电阻RO。 （4）霍尔电势温度系数。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.3 集成霍尔传感器 1.线性集成霍尔传感器,线性集成霍尔传感器主要由霍尔元件、恒流源、放大电路组成，由恒流源提供稳定的激励电流，霍尔电势输出接入放大电路，输出电压较高，应用广泛。集成电路的输出电压与霍尔元件感受的磁场变化近似呈线性关系。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,2.开关集成霍尔传感器,常用的开关集成霍尔传感器内部元件由霍尔元
4、件、放大电路、施密特触发器等部分组成。稳压电路可使传感器在较宽的电源电压范围内工作，开关输出可使该电路方便地与各逻辑电路连接。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.4 霍尔传感器的应用实例 7.4.1 金属零件霍尔计数装置,当钢球通过霍尔开关传感器的上方时，传感器可输出峰值20mV的脉冲电压，该电压经运算放大器A（）放大后，驱动半导体三极管VT( 2N5812)工作，VT输出端便可接计数器进行计数，并通过显示器显示检测数值。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.4.2 霍尔式无触点汽车电子点火装置,霍尔式无触点电子点火装置安装在分电器壳体中，它由触发
5、器叶片、永久磁铁、霍尔IC及达林顿晶体管等组成。导磁性良好的触发器叶片固定在分电器转轴上，并随之转动。在叶片圆周上按气缸数目开出相应的槽口。叶片在永久磁铁和霍尔IC之间的缝隙中旋转，起屏蔽磁场和导通磁场的作用。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.5 其他磁敏传感器 7.5.1磁敏电阻 1磁阻效应及磁敏电阻,常用的磁敏电阻由锑化铟薄片组成。未加磁场时，输人电流从a端流向b端，内部的电子e从b电极流向a电极，这时电阻值较小；当磁场垂直施加到锑化铟薄片上时，载流子（电子）受到洛仑兹力的影响，而向侧面偏移，电子所经过的路程比未受磁场影响时的路程长，从外电路来看，表现为电阻值增大
6、。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,2.磁敏电阻的基本特性,图7-13磁敏电阻的R-B曲线 图7-14温度补偿电路,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.5.2磁敏二极管 1磁敏二极管结构和工作原理,当磁敏二极管未受到外界磁场作用，且外加如图7-16a所示的正偏压时，则有大量的空穴从P区通过I 区进入N区，同时也有大量电子注入P区而形成电流。只有一部分电子和空穴在 I区复合掉。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.5.3 磁敏晶体管 1.磁敏晶体管的工作原理,磁敏晶体管工作原理与磁敏二极管是相同的，磁敏晶体管也具有r区和I区，并增
7、加了基极、发射极和集电极。,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,传感器与智能检测技术,7.5.3 磁敏晶体管 2.磁敏晶体管的主要特性,图7-18磁敏晶体管的磁电特性曲线,图7-19磁敏晶体管的伏安特性曲线,霍尔传感器与其他磁敏传感器,7,根据铁磁物体对地磁的扰动，可检测车辆的存在，也可以根据不同车辆对地磁产生的不同扰动来识别车辆类型。其灵敏度可以达到 1mV/Gs，在15m之外或更远的地方检测到有无汽车通过。典型的应用包括自动开门、路况监测、停车场检测、车辆位置监测和红绿灯控制等。,传感器与智能检测技术,7.5.4 磁敏传感器的应用实例 1.磁敏电阻的应用,霍尔传感器与其他磁敏传感器,07,磁敏二极管漏磁探伤仪是利用磁敏二极管可以检测微弱磁场变化的特性而设计的。,传感器与智能检测技术,7.5.4 磁敏传感器的应用实例,磁敏二极管漏磁探伤原理,待测物置于探头4之下，并使之连续转动，当激励线圈2激磁后，钢棒1被磁化。若钢棒无损伤，则铁芯3和钢棒1构成闭合磁路，此时无磁通泄漏，磁敏二极管探头4没有信号输出； 若钢棒1上有裂纹，则裂纹部位旋转至探头4下时，裂纹处的泄漏磁通作用于探头4，探头4将泄漏磁通量转换成电压信号，经放大器放大输出，从指示仪表的指示值可以得知待测铁棒中的缺陷。,
