第六章 电势型传感器.

传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校1第六章电势型传感器热电偶压电传感器磁电传感器霍尔传感器传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校2热电偶传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校3热电偶工作原理热电效应：两种不同类型的金属导体两端，分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等（T＞T0）有温差时，回路里会产生热电势，形成电流TT0金属A金属B电流热端冷端Eab传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校4热电偶工作原理两种导体的接触电势：不同金属自由电子密度不同，当两种金属接触在一起时，在结点处会发生电子扩散，电子从浓度高的向浓度低的金属扩散。浓度高的失去电子显正电，浓度低的得到电子显负电。当扩散达到动态平衡时，得到一个稳定的接触电势。＋－电子扩散方向传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校5热电偶工作原理单一导体的温差电势：对一单一金属，如果两边温度不同，两端也会产生电势。高温端失去电子带正电，低温端得到电子带负电中间导体定律：当引入第三导体C时，只要C导体两端温度相同，回路总电动势不变标准电极定律：导体C分别与热电偶两个热电极A、B组成热电偶AC和BC，当保持三个热电偶的两端温度相同时，则热电偶AB的热电势等于另外两个热电偶AC和BC的电势之差，传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校6热电偶种类普通热电偶薄膜热电偶铠装热电偶传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校7热电偶的应用温度测量传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校8热电偶的应用炉温自动记录仪传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校9压电传感器压电陶瓷石英晶体传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校10压电效应当某些晶体在一定方向上受到外力作用时，在某两个对应的晶面上，会产生符号相反的电荷，当外力取消后，电荷也消失。作用力改变方向（相反）时，两个对应晶面上电荷符号改变，该现象称正压电效应F=0无电荷晶体FF------++++++晶体FF++++++------晶体传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校11逆压电效应某些晶体在一定方向上受到电场（加电压）作用时，在一定的晶轴方向上将产生机械变形，外加电场消失，变形也随之消失传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校12简介Z轴是晶体的对称轴，该轴方向没有压电效应；X轴称电轴，电荷都积累在此轴晶面上，垂直于X轴晶面的压电效应最显著；Y轴称机械轴，逆压电效应时，沿此轴方向的机械变形最显著ZYX传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校13压电元件的等效电路压电元件可以等效成一个电荷源和一个电容并联的等效电路QCafoCQUQCaCoCiCf-A+-Uo传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校14压电传感器的应用压电式力传感器1-上盖2-石英晶片3-电极4-引出插头5-绝缘材料6-底座传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校15压电式加速度传感器结构1-壳体2-弹簧3-质量块4-压电晶片5-引出电极6-基座原理传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校16燃气压电点火器传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校17压电式玻璃破碎报警器放大带通滤波比较报警玻璃传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校18压电换能电子血压计传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校19压电薄膜元件洗衣机不平衡电器检测汽车监控传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校20磁电传感器传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校21工作原理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N匝相对静止的导体回路处于随时间变化的磁场中时，导体回路产生感应电动势e，e的大小与穿过线圈的磁通Φ变化率有关BlvedtdNe传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校22基本结构变磁通式又称磁阻式，线圈、磁铁静止不动，转动物体引起磁阻、磁通变化，该类传感器常用于角速度的测量。1-永久磁铁2-软铁3-感应线圈4-铁齿轮磁阻式传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校23基本结构恒磁通式又称动圈式磁路系统恒定，磁场运动部件可以是线圈也可以是磁铁NNNS工作线圈弹簧磁轭永久磁铁补偿线圈传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校24磁电式传感器的应用振动测量外壳永久磁铁线圈阻尼环弹簧片芯轴传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校25霍尔传感器霍尔效应在一块通电的半导体薄片上，加上和薄片表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图中的VH，这种现象就是霍尔效应BIKVHHBIVH+++++++-------传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校26霍尔元件霍尔元件结构简单，从一个矩形薄片状的半导体基片上的两个相互垂直方向的侧面上，各引出一对电极传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校27测量电路在磁场与控制电流的作用下，负载上就有电压输出。在实际使用时，I或B或两者同时作为信号输人，而输出信号则正比于I或B或两者乘积RLERVH传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校28霍尔传感器应用测量磁场微位移测量传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校29霍尔传感器应用霍尔转速表霍尔式压力传感器传感器原理及应用2020/1/27沈阳铁路机械学校30霍尔液位传感器霍尔器件装在容器外面，永久磁体支在浮子上，随着液位变化，作用到霍尔器件上的磁场的磁感应强度改变，从而可测得液位。