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1、第7章 压电式传感器 压电式传感器是由压电元件作为转换元件的有源传感器。它可以将机械能转化为电能，也可以将电能转化为机械能。可以用于与力有关的物理量测量，如：压力，加速度，机械冲击，振动等。下页下页返回返回图库图库有源传感器：无需外接电源有源传感器：无需外接电源早在早在1680年，发过科学家皮埃尔年，发过科学家皮埃尔.居里兄弟发现了石居里兄弟发现了石英晶体的压电效应，直到英晶体的压电效应，直到1948年才制作出第一个年才制作出第一个石英传感器。石英传感器。一、 压电效应和压电材料 某些物质的材料，当沿一定方向施加外力作用时，会产生变形，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复
2、到不带电状态。上述现象称为正压电效应。下页下页上页上页返回返回图库图库反之，如对某些物质的材料施加一定变化电场，材料将产生机械变形；外电场撤离，变形也随着消失，称为逆压电效应（负压电效应）。 1、压电效应、压电效应正、负压电效应统称为压电效应。正、负压电效应统称为压电效应。|自然界中大多数晶体都具有压电效应。然而，许多经典的自然界中大多数晶体都具有压电效应。然而，许多经典的压电效应很微弱。只有压电效应很微弱。只有石英晶体，钛酸钡，锆钛酸铅石英晶体，钛酸钡，锆钛酸铅等等可以用作压电式传感器。可以用作压电式传感器。|压电材料根据物理性质大致分为：压电材料根据物理性质大致分为：压电晶体：天然和人造石
3、英晶体，酒石酸钾等多晶体压电晶体：天然和人造石英晶体，酒石酸钾等多晶体压电陶瓷：人工合成的多晶体，如：压电陶瓷：人工合成的多晶体，如：钛酸钡，锆钛酸铅钛酸钡，锆钛酸铅下页下页上页上页返回返回图库图库2、压电材料、压电材料压电材料是设计高性能传感器的关键，选用时应考虑：压电材料是设计高性能传感器的关键，选用时应考虑： 转换性能：具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数。转换性能：具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数。 机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率。机械刚度大，以期获得宽的
4、线性范围和高的固有振动频率。电性能：具有高的电阻率和大的介电常数，以期望减弱外部电性能：具有高的电阻率和大的介电常数，以期望减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性。分布电容的影响并获得良好的低频特性。 温度和湿度稳定性要好：期望得到宽的工作温度范围。温度和湿度稳定性要好：期望得到宽的工作温度范围。时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。下页下页上页上页返回返回图库图库压电材料选用压电材料选用石英晶体的外形和晶轴石英晶体的外形和晶轴石英晶体是单晶体结构，其形状为六角形晶柱，两端呈六棱锥石英晶体是单晶体结构，其形状为六角形晶柱，两端呈六棱锥形形石英晶体各个方向的特性
5、不同，可用三坐标轴系表述：石英晶体各个方向的特性不同，可用三坐标轴系表述：Z轴：晶体的光轴，沿着轴：晶体的光轴，沿着Z轴的光线照射到晶体上，不发生双折轴的光线照射到晶体上，不发生双折射现象（双折射：当一束光照射到晶体，产生两束透视光的射现象（双折射：当一束光照射到晶体，产生两束透视光的现象）现象）Y轴：晶体的力轴，沿轴：晶体的力轴，沿Y轴施加力，晶体变形最明显轴施加力，晶体变形最明显X轴：晶体的电轴，沿轴：晶体的电轴，沿X轴施加力，压电效应最明显轴施加力，压电效应最明显下页下页上页上页返回返回图库图库3、石英晶体的压电特性、石英晶体的压电特性石英晶体的外形、晶轴和压电效应石英晶体的外形、晶轴和
6、压电效应退出退出z轴是光轴，是对称轴，光沿着光轴穿过晶轴是光轴，是对称轴，光沿着光轴穿过晶体没有双折射现象。体没有双折射现象。x轴是电轴。石英晶体剖面轴是电轴。石英晶体剖面是是6边形，所以电轴边形，所以电轴x有有3个。个。力沿着电轴施加作用，力沿着电轴施加作用，垂直垂直电轴有压电效应电轴有压电效应。y轴是机械轴。石英晶体剖轴是机械轴。石英晶体剖面是面是6边形，所以机械轴边形，所以机械轴y有有3个。力沿着机械轴施加作个。力沿着机械轴施加作用，也会在用，也会在垂直电轴有压垂直电轴有压电效应电效应。石英晶体压电效应示意图石英晶体压电效应示意图退出退出a) 未受力时，未受力时，3个电偶极矩大小相等，夹
7、角个电偶极矩大小相等，夹角120,合作用为合作用为03个硅离子，个硅离子，3个个O2离子在六边形的顶点，形成离子在六边形的顶点，形成3个电偶极矩。个电偶极矩。方向方向（ 从负离子指向正离子从负离子指向正离子 ）b) 受挤压力时，受挤压力时，p1减小，合作用沿减小，合作用沿p1反方向反方向c 受拉伸力（效果同：受拉伸力（效果同：y方向挤压时）时，方向挤压时）时，p1增加，合作用沿增加，合作用沿p1方方向向石英晶体受力方向与电荷极性的关系石英晶体受力方向与电荷极性的关系退出退出沿沿X方向，受挤压力，垂直方向，受挤压力，垂直X轴表面产生电荷，正电荷方向与轴表面产生电荷，正电荷方向与x轴一致；轴一致；
8、受拉伸力，垂直受拉伸力，垂直X轴表面产生电荷，正电荷方向与轴表面产生电荷，正电荷方向与x轴相反；轴相反；沿沿y方向，受挤压力，垂直方向，受挤压力，垂直X轴表面产生电荷，正电荷方向与轴表面产生电荷，正电荷方向与x轴相反；轴相反；受拉伸力，垂直受拉伸力，垂直X轴表面产生电荷，正电荷方向与轴表面产生电荷，正电荷方向与x轴一致；轴一致；沿沿z方向，施加力时，对方向，施加力时，对x轴，轴，y轴方向的电偶极距没有影响，轴方向的电偶极距没有影响，因此没有压电效应。因此没有压电效应。退出退出压电陶瓷压电陶瓷的压电机理和石英晶体并不相同。的压电机理和石英晶体并不相同。压电陶瓷内部有许多自发极化的电畴（电偶极性相
9、同的小区压电陶瓷内部有许多自发极化的电畴（电偶极性相同的小区域）。极化处理以前，各晶粒内电畴的极性任意排列，极化域）。极化处理以前，各晶粒内电畴的极性任意排列，极化作用相互抵消，对外不显示极化特性。作用相互抵消，对外不显示极化特性。4、压电陶瓷的压电现象、压电陶瓷的压电现象压电陶瓷的极化过程和压电原理图压电陶瓷的极化过程和压电原理图退出退出压电陶瓷的极化过程：压电陶瓷的极化过程：在压电陶瓷施加直流外电场，电畴的在压电陶瓷施加直流外电场，电畴的自发极性与外电场所加方向一致自发极性与外电场所加方向一致，规则排列，规则排列“电畴电畴”；极化；极化后，外电场消失，电畴不立即回复原状，有剩余极化强度。后
10、，外电场消失，电畴不立即回复原状，有剩余极化强度。由于束缚电荷影响，在压电陶瓷极化两端会吸引外界电荷，由于束缚电荷影响，在压电陶瓷极化两端会吸引外界电荷，这是束缚电荷与自由电荷数量相等，极性相反，因此陶瓷片这是束缚电荷与自由电荷数量相等，极性相反，因此陶瓷片对外不显示极性。对外不显示极性。+-压电陶瓷的压电原理图压电陶瓷的压电原理图退出退出压电陶瓷受到与极化方向平行的压力：压电陶瓷受到与极化方向平行的压力：陶瓷内部束缚电荷陶瓷内部束缚电荷（极化电荷）的极距减小，吸引自由电荷的能力减弱，会失（极化电荷）的极距减小，吸引自由电荷的能力减弱，会失去一部分自由电荷，呈现放电现象。去一部分自由电荷，呈现
11、放电现象。当外力撤销，极化强度恢复原状，又会吸引一部分自由电荷，当外力撤销，极化强度恢复原状，又会吸引一部分自由电荷，呈现充电现象。呈现充电现象。压电陶瓷受到与极化方向垂直的力：压电陶瓷受到与极化方向垂直的力：力沿力沿y轴方向挤压，或轴方向挤压，或x轴方向挤压，等同于极化方向的施加拉力，压电原理轴方向挤压，等同于极化方向的施加拉力，压电原理.？只只是压电效果不很明显。是压电效果不很明显。退出退出无论是石英晶体还是压电陶瓷，研究表明：压电作用的电荷无论是石英晶体还是压电陶瓷，研究表明：压电作用的电荷量与外力成正比。量与外力成正比。压电元件的压电元件的压电过程有电荷的充、放电过程，类似电容的充压电
12、过程有电荷的充、放电过程，类似电容的充放电，因此等效电路中由电荷源放电，因此等效电路中由电荷源+电容构成。电容构成。压电原理的定量分析压电原理的定量分析二、 等效电路压电式传感器对被测量的变化是通过其压电元件产生电荷量的大小来反映的，因此它相当于一个电荷源。 而压电元件电极表面聚集电荷时，它又相当于一个以压电材料为电介质的电容器，其电容量为： 式中式中 s 极板面积极板面积 r 压电材料相对介电常数压电材料相对介电常数 0 真空介电常数真空介电常数 压电元件厚度压电元件厚度下页下页上页上页返回返回图库图库 实际等效电路实际等效电路 压电式传感器实际使用时总要与测试仪表或测量电路相连，因压电式传
13、感器实际使用时总要与测试仪表或测量电路相连，因而还必须要考虑电缆连接电容而还必须要考虑电缆连接电容Cc，前置放大器的输入电阻，前置放大器的输入电阻Ri和和输入输入电容电容Ci以及压电式传感器绝缘电阻以及压电式传感器绝缘电阻Ra，这样压电式传感器在测量系，这样压电式传感器在测量系统中的等效电路就如图所示。统中的等效电路就如图所示。 下页下页上页上页返回返回 由于压电式传感器产生的电量非常小，所以要求测量电路的输入电阻非常大以减小测量误差。而且压电式传感器的输出端要接前置放大器，放大器有两种形式：电压放大器：其输出电压与输入电压(压电元件的输出电压)成正比。电荷放大器：其输出电压与输入电荷成正比。
14、三、 测量电路下页下页上页上页返回返回图库图库1、压电元件的串并联、压电元件的串并联n 在压电传感器中，为了提高灵敏度，通常压电在压电传感器中，为了提高灵敏度，通常压电材料采用两片或两片以上组合在一起。由于压电材材料采用两片或两片以上组合在一起。由于压电材料是有极性的，因此连接方法有两种，如图所示。料是有极性的，因此连接方法有两种，如图所示。 四、四、 压电式传感器的合理使用压电式传感器的合理使用下页下页上页上页返回返回图库图库并联并联串联串联下页下页上页上页返回返回1、压电元件的串并联、压电元件的串并联 在图在图 (a)中，两压电片的负极都集中在中间电极上，正电极在中，两压电片的负极都集中在
15、中间电极上，正电极在两边的电极上。这种接法称为并联。其输出电容两边的电极上。这种接法称为并联。其输出电容C并为单片并为单片电容电容C的两倍，但输出电压的两倍，但输出电压U并等于单片电压并等于单片电压U，极板上电荷，极板上电荷量量q并为单片电荷量并为单片电荷量q的两倍，即的两倍，即 下页下页上页上页返回返回 图图 (b)的接法，正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板，的接法，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。由图可知，输出的总电荷互抵消，这种接法称为串联。由图可知，输出
16、的总电荷q串等于单电荷串等于单电荷q，而输出电压，而输出电压U串为单片电压串为单片电压U的两倍，的两倍，总电容总电容C串为单片电容串为单片电容C的一半，即的一半，即两种接法，并联接法电容大，时间常数长，适合于测量慢两种接法，并联接法电容大，时间常数长，适合于测量慢变信号，并且适用于以电荷作为输出量的场合；变信号，并且适用于以电荷作为输出量的场合；串联接法，输出电压大，电容相对小，适合以电压作为输串联接法，输出电压大，电容相对小，适合以电压作为输出型号，并且测量电路的输入阻抗很高的场合。出型号，并且测量电路的输入阻抗很高的场合。下页下页上页上页返回返回2、压电力传感器的安装、压电力传感器的安装
17、压电式力传感器安装时应保证传感器的敏感轴与受力压电式力传感器安装时应保证传感器的敏感轴与受力方向一致。安装传感器的上、下接触面要经过精细加工，方向一致。安装传感器的上、下接触面要经过精细加工，以保证平行度和平面度。以保证平行度和平面度。 当接触表面粗糙时，可加装应力分布块并用螺栓紧固。当接触表面粗糙时，可加装应力分布块并用螺栓紧固。3、合理选择传感器的量程和频率响应、合理选择传感器的量程和频率响应4、合理选用测量仪表、合理选用测量仪表5、合理选择安装连接电缆、合理选择安装连接电缆6、选择纵、横向压电效应、选择纵、横向压电效应五、 压电式传感器的应用 压电元件是一种典型的力敏感元件。可用来测量最
18、终能转换为力的多种物理量。 在检测技术中，常用来测量力和加速度。下页下页上页上页返回返回图库图库1 压电式测心跳压电式测心跳2 压电式自制吉他压电式自制吉他3 压电蜂鸣器压电蜂鸣器 6.5 压电式传感器的应用举例压电式传感器的应用举例1 压电式测心跳压电式测心跳2 压电式自制吉他压电式自制吉他3 压电蜂鸣器压电蜂鸣器 下页下页上页上页返回返回图库图库第7章 本章要点|压电原理压电原理石英晶体的压电原理（受力，画电荷方向）石英晶体的压电原理（受力，画电荷方向）压电陶瓷的压电原理压电陶瓷的压电原理（受力，画电荷方向）（受力，画电荷方向）|压电式传感器的应用压电式传感器的应用结束结束上页上页返回返回
19、图库图库第第8章章 霍尔式传感器霍尔式传感器下页下页上页上页返回返回|霍尔效应霍尔效应与与霍尔元件霍尔元件|霍尔式霍尔式传感器工作原理传感器工作原理|霍尔式传感器的应用举例霍尔式传感器的应用举例 霍霍尔尔式式传传感感器器是是利利用用霍霍尔尔元元件件基基于于霍霍尔尔效效应应原原理理而而将将被被测测量量（如如电电流流、磁磁场场、位位移移、压压力力）等等转转换成电动势输出的一种传感器。换成电动势输出的一种传感器。图库图库一、霍尔效应和霍尔元件一、霍尔效应和霍尔元件下页下页上页上页返回返回|霍尔效应霍尔效应 一块半导体薄片置于磁感应强度为一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场的磁场(磁场方向磁场方向垂
20、直于薄片垂直于薄片)中，当有电流中，当有电流 I 流过时，在垂直于电流和流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势磁场的方向上将产生电动势UH。 UH的大小正比于的大小正比于B和和I的乘积，这种现象称为霍尔效应。的乘积，这种现象称为霍尔效应。图库图库霍尔效应在霍尔效应在1879年由美国物理学家霍尔在金属材料中年由美国物理学家霍尔在金属材料中发现，但是由于金属材料的霍尔效应太微弱并未引发现，但是由于金属材料的霍尔效应太微弱并未引起重视。直到起重视。直到20世纪世纪50年代，半导体的霍尔效应才年代，半导体的霍尔效应才被广泛重视和利用。被广泛重视和利用。下页下页上页上页返回返回| 一块长为一块长
21、为l、宽为、宽为b、厚为、厚为d的半导体薄片置于磁感应的半导体薄片置于磁感应强度为强度为B的磁场的磁场(磁场方向垂直于薄片磁场方向垂直于薄片)中。当有电流中。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流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH。图库图库 当磁场方向不垂直于元件平面，而是与元件平面的法线成一当磁场方向不垂直于元件平面，而是与元件平面的法线成一角度角度 时，实际作用于元件上的有效磁场是其法线方向的分量，时，实际作用于元件上的有效磁场是其法线方向的分量，即即 ，产生的感应电动势，产生的感应电动势n式中：式中：KH霍尔元件的灵敏度。霍尔元件的灵敏度。 n式中：式中
22、：RH霍尔系数，它反应元件霍尔效应的强弱，由材料性霍尔系数，它反应元件霍尔效应的强弱，由材料性质决定。（质决定。（单位体积内导电粒子数越少，霍尔效应越强，半导体单位体积内导电粒子数越少，霍尔效应越强，半导体比金属导体霍尔效应强，所以常采用半导体材料做霍尔元件；比金属导体霍尔效应强，所以常采用半导体材料做霍尔元件；） d霍尔元件的厚度。霍尔元件的厚度。n由由UH公式可知，对于材料和尺寸确定的元件公式可知，对于材料和尺寸确定的元件, KH保持常数，霍尔保持常数，霍尔电势电势UH仅与仅与I B的乘积成正比。利用这一特性，在恒定电流之下的乘积成正比。利用这一特性，在恒定电流之下可用来测量磁感应强度可用
23、来测量磁感应强度B；反之，在恒定的磁场之下，也可以用来；反之，在恒定的磁场之下，也可以用来测量电流测量电流I。n减小霍尔元件的厚度可以增强霍尔效应。减小霍尔元件的厚度可以增强霍尔效应。下页下页上页上页返回返回2、霍尔元件材料、霍尔元件材料1锗锗(Ge)，N型及型及P型均可。型均可。 2硅硅(Si)N型及型及P型均可。型均可。3砷化铟砷化铟(InAs)和锑化铟和锑化铟(InSb)n霍尔元件型号命名方法如下图所示。霍尔元件型号命名方法如下图所示。3 霍尔元件构造及测量电路霍尔元件构造及测量电路下页下页上页上页|霍尔元件构造由霍尔元件构造由:霍尔片、四极引线、壳体霍尔片、四极引线、壳体组成组成霍尔片
24、是一块矩形半导体薄片，在它的四个端面引出霍尔片是一块矩形半导体薄片，在它的四个端面引出四根引线，其中引线四根引线，其中引线1和和3为激励电压或电流引线，称为激励电压或电流引线，称为激励电极。引线为激励电极。引线2和和4为霍尔电势输出引线，称为霍为霍尔电势输出引线，称为霍尔电极。尔电极。返回返回图库图库4、 霍尔元件的主要技术指标霍尔元件的主要技术指标下页下页上页上页额定激励电流额定激励电流IH 使使霍霍尔尔元元件件温温升升10所所施施加加的的控控制制电电流流值值称称为为额额定定激激励励电电流。通常用流。通常用IH表示。表示。输入电阻输入电阻Ri 指指控控制制电电流流极极间间的的电电阻阻值值。它
25、它规规定定要要在在室室温温(205)的的环环境温度中测取。境温度中测取。 输出电阻输出电阻Rs 指指霍霍尔尔电电极极间间的的电电阻阻值值。规规定定中中要要求求在在(205)的的条条件件下下测取。测取。不等位电势不等位电势当当霍霍尔尔元元件件通通以以控控制制电电流流IH而而不不加加外外磁磁场场时时，它它的的霍霍尔尔输输出出端端之之间间仍仍有有空空载载电电动动势势存存在在，该该电电动动势势就就称称为为不不等等位位电电势势(或零位电动势或零位电动势)。返回返回图库图库下页下页上页上页寄生直流电动势寄生直流电动势 当当不不加加外外磁磁场场，控控制制电电流流改改用用额额定定交交流流电电流流时时，霍霍尔尔
26、电电极极间间的的空空载载电电动动势势为为直直流流与与交交流流电电动动势势之之和和。其其中中的的交交流流霍霍尔尔电电动动势势与与前前述述零零位位电电动动势势相相对对应应，而而直直流流霍霍尔尔电电动动势势是是个寄生量，称为寄生直流电动势个寄生量，称为寄生直流电动势V。热阻热阻RQ、霍尔电势温度系数霍尔电势温度系数 它它表表示示在在霍霍尔尔电电极极开开路路情情况况下下，在在霍霍尔尔元元件件上上输输入入lmW的的电电功功率率时时产产生生的的温温升升，单单位位为为mW。所所以以称称它它为为热热阻阻是因为这个温升的大小在一定条件下与电阻有关。是因为这个温升的大小在一定条件下与电阻有关。返回返回图库图库1）
27、 温度补偿温度补偿n 下图示为各种不同材料的内阻与温度的关系。下图示为各种不同材料的内阻与温度的关系。 下页下页上页上页返回返回上图示为各种不同材料的霍尔输出电势随温度变化的情况。上图示为各种不同材料的霍尔输出电势随温度变化的情况。 5、霍尔元件的温度补偿和不等位电势补偿、霍尔元件的温度补偿和不等位电势补偿n为了减少由温度变化所引起的温差电势对霍尔元件输出的影为了减少由温度变化所引起的温差电势对霍尔元件输出的影响，可根据不同情况，采取一些不同的补偿方法。响，可根据不同情况，采取一些不同的补偿方法。n恒流源补偿恒流源补偿 下页下页上页上页返回返回利用输出回路的负载进行补偿利用输出回路的负载进行补
28、偿 激励电源串联激励电源串联一个很大电阻一个很大电阻Rn不等位电势补偿不等位电势补偿n 不等位电势的产生，会使霍尔元件或传感器在使不等位电势的产生，会使霍尔元件或传感器在使用中产生零位误差。在高精度测量中，需采用不等位用中产生零位误差。在高精度测量中，需采用不等位电势补偿的方法来尽量排除它对霍尔输出的影响。电势补偿的方法来尽量排除它对霍尔输出的影响。下页下页上页上页返回返回 霍尔元件的等效电路霍尔元件的等效电路 当两电极不相等时（如当两电极不相等时（如r1r2），电桥失去平衡，），电桥失去平衡，U0 = 0，此时就需进行补偿，其补偿电路如右上图所示。，此时就需进行补偿，其补偿电路如右上图所示。
29、 下页下页上页上页返回返回霍尔元件使用注意事项霍尔元件使用注意事项 1）驱动方式）驱动方式 霍尔元件的驱动方式有恒压和恒流两种，其电路如霍尔元件的驱动方式有恒压和恒流两种，其电路如下图所示。下图所示。 2）散热）散热 3）安装）安装 安装应坚实牢固；安装应坚实牢固；不可有扭曲现不可有扭曲现象。象。 二、霍尔集成传感器二、霍尔集成传感器 n由霍尔元件及有关电路组成的传感器称为霍尔传感器。由霍尔元件及有关电路组成的传感器称为霍尔传感器。n目前霍尔传感器都已集成化，即把霍尔元件、放大器、温度目前霍尔传感器都已集成化，即把霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电源或恒流电源等集成在一个芯片上，由于补偿电
30、路及稳压电源或恒流电源等集成在一个芯片上，由于其外形与集成电路相同，故又称霍尔集成电路。其外形与集成电路相同，故又称霍尔集成电路。 n霍尔传感器的霍尔材料仍以半导体硅作为主要材料，按其输霍尔传感器的霍尔材料仍以半导体硅作为主要材料，按其输出信号的形式可分为线性型和开关型两种。出信号的形式可分为线性型和开关型两种。 下下页页上上页页返返回回n 线性型霍尔集成传感器是将霍尔元件和恒流源，线性放线性型霍尔集成传感器是将霍尔元件和恒流源，线性放大器等做在同一芯片上，输出电压较高，使用非常方便。大器等做在同一芯片上，输出电压较高，使用非常方便。n 例如：例如：UGN3501M是具有双端差动输出特性的线性
31、霍是具有双端差动输出特性的线性霍尔器件，尔器件，UGN3501M的外形、内部电路框图如下图的外形、内部电路框图如下图下下页页上上页页返返回回 1、线性型霍尔集成传感器、线性型霍尔集成传感器开关型霍尔集成传感器是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施开关型霍尔集成传感器是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、密特触发器、OC门等电路做在同一芯片上。门等电路做在同一芯片上。n例：开关型霍尔集成电路例：开关型霍尔集成电路UGN3019，其外型与内部电路框，其外型与内部电路框图如下图所示。图如下图所示。下页下页上页上页返回返回2、开关型霍尔集成传感器开关型霍尔集成传感器n（1）简易高斯计n 霍尔元件及
32、传感器广泛用于磁场测量。图为一个简易霍尔元件及传感器广泛用于磁场测量。图为一个简易高斯计电路，它直接采用线性型霍尔传感器高斯计电路，它直接采用线性型霍尔传感器 UGN-3501M。下页下页上页上页返回返回恒流源输入，通过调整电位器使恒流源输入，通过调整电位器使输出电动势与磁感应强度成正输出电动势与磁感应强度成正比；比；电压表的指针输出反应磁感应强电压表的指针输出反应磁感应强度的大小度的大小n（2）计数装置）计数装置 n 图是一个应用霍尔传感器对钢球进行计数的装置及电路。图是一个应用霍尔传感器对钢球进行计数的装置及电路。 下页下页上页上页返回返回当钢球滚过，磁场发生一次变化，霍尔元件输出当钢球滚
33、过，磁场发生一次变化，霍尔元件输出一次脉冲电流，经放大后，三极管导通一次。一次脉冲电流，经放大后，三极管导通一次。在三极管的输出端接上计数器即可。在三极管的输出端接上计数器即可。n（3）霍尔接近开关）霍尔接近开关n 利用开关型霍尔集成电路制作的接近开关具有结构利用开关型霍尔集成电路制作的接近开关具有结构简单、抗干扰能力强的特点，如图所示。简单、抗干扰能力强的特点，如图所示。 下页下页上页上页返回返回n（4）霍尔转速表n 霍尔转速表如图所示。霍尔转速表如图所示。 下页下页上页上页返回返回n（5）角位移测量仪 n 角位移测量仪其结构如图所示。角位移测量仪其结构如图所示。 下页下页上页上页返回返回（6）汽车霍尔点火器图所示为霍尔电子点火器原理图。 下页下页上页上页返回返回下页下页上页上页返回返回纱线定长和自停装置图示为利用霍尔开关的纱线定长和自停装置的电路图。图图示为利用霍尔开关的纱线定长和自停装置的电路图。图中霍尔元件中霍尔元件H1和和H2分别作为断线和定长的检测元件。分别作为断线和定长的检测元件。第第8章章 本章要点本章要点|霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔效应霍尔效应开关型霍尔传感器分析开关型霍尔传感器分析结束结束上页上页返回返回图库图库
