《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》配套PPT課件

《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》配套PPT課件,傳感器及檢測(cè)技術(shù),傳感器,檢測(cè),技術(shù),配套,PPT,課件 PPT模板下載： 速度檢測(cè)目錄1 1任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2 2任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)3 3任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)4 4任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 項(xiàng)目二 速度檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)能認(rèn)識(shí)、了解檢測(cè)速度的傳感器器件，了解它們的特點(diǎn)和性能。能理解電渦流傳感器的工作原理、測(cè)量電路及應(yīng)用電路。能掌握霍爾傳感器的工作原理和應(yīng)用。了解磁電式傳感器的工作原理和它的特點(diǎn)。能理解變磁通式和恒磁通式磁電傳感器的工作原理和應(yīng)用。掌握光電效應(yīng)的三種類型和常用光電傳感器的工作原理。掌握光電傳感器的組成及理解光電傳感器的應(yīng)用電路。項(xiàng)目二 速度檢測(cè) 在各種車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，都需要對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，轉(zhuǎn)速一般以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表達(dá)，單位為r/min。測(cè)量速度的方法很多，通常有霍爾傳感器測(cè)速、電渦流測(cè)速、磁電感應(yīng)測(cè)速、光電測(cè)速、光電編碼器數(shù)字測(cè)速和測(cè)速發(fā)電機(jī)模擬測(cè)速等。這里介紹幾種主要的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，有大量涉及轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量。當(dāng)被測(cè)對(duì)象是導(dǎo)電良好的金屬物體時(shí)，一般可選用電渦流傳感器進(jìn)行測(cè)速。任務(wù)提出任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 基于法拉第電磁感應(yīng)原理，將塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，該電流稱為電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化的物理現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器就是利用電渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換成阻抗的變化而進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。相關(guān)知識(shí)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)一、電渦流傳感器外形結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)（一）電渦流傳感器的外形任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（二）電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)一、電渦流傳感器外形結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（三）V系列電渦流傳感器性能指標(biāo)線性距離：210mm。精度：10%。響應(yīng)時(shí)間：5ms。工作電壓：1530V DC。輸出電壓：01V DC。輸出電流：5mA。靜態(tài)功耗：08W。環(huán)境溫度、濕度：2575、95%RH（25時(shí)）。使用壽命：10000h。一、電渦流傳感器外形結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、電渦流傳感器的工作原理 如圖2-4所示，在金屬導(dǎo)體上方放置一個(gè)線圈L，當(dāng)線圈中通以電流I1時(shí)，線圈的周圍空間就產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)H1，在金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生電渦流I2，由I2任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)三、高頻反射式電渦流傳感器 高頻反射式電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，在線圈前面放一塊金屬導(dǎo)體，電渦流傳感器的線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是非接觸磁性耦合。當(dāng)高頻電流施加在電感線圈上時(shí)，線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)作用于被測(cè)金屬導(dǎo)體表面，形成電渦流，電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又反作用于線圈，從而改變了線圈的阻抗。線圈阻抗由線圈與金屬導(dǎo)體的距離決定。通過測(cè)量線圈阻抗的變化就可確定電渦流傳感器探頭與金屬板之間的距離。被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度越高。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)四、低頻透射式電渦流傳感器 低頻透射式電渦流傳感器采用低頻激勵(lì)，貫穿深度 較大，適合測(cè)量金屬材料的厚度。其工作原理如圖2-5所示。圖中發(fā)射線圈L1和接收線圈L2分別位于被測(cè)金屬板的兩側(cè)。當(dāng)振蕩器產(chǎn)生的低頻電壓u1加到線圈L1上時(shí)，在其周圍產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。若兩線圈間無金屬導(dǎo)體，則L1產(chǎn)生的磁力線能較多地穿過L2，在L2上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓u2最大。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)四、低頻透射式電渦流傳感器任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)五、電渦流傳感器的測(cè)量電路（一）電橋測(cè)量電路 電橋測(cè)量電路如圖2-6所示，它是將傳感器線圈的阻抗作為電橋的一個(gè)橋臂，或用兩個(gè)相同的電渦流線圈組成差動(dòng)形式。初始狀態(tài)電橋平衡，無輸出。當(dāng)測(cè)量時(shí)，線圈阻抗A、B發(fā)生差動(dòng)變化，電橋失去平衡，輸出電壓的大小反映了被測(cè)量的變化。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（一）電橋測(cè)量電路五、電渦流傳感器的測(cè)量電路任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（二）定頻調(diào)幅測(cè)量電路 定頻調(diào)幅測(cè)量電路原理如圖2-7所示。傳感器線圈L和電容C并聯(lián)組成諧振電路，由石英晶體振蕩電路提供一個(gè)穩(wěn)定的高頻激勵(lì)電流i。五、電渦流傳感器的測(cè)量電路任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（三）調(diào)頻式測(cè)量電路 調(diào)頻式測(cè)量電路原理如圖2-8所示。傳感器線圈接入LC振蕩回路，當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體距離x改變時(shí)，由于電渦流的影響，L改變，將導(dǎo)致振蕩器頻率f=12L（x）C跟隨改變。該頻率可由數(shù)字頻率計(jì)直接測(cè)量或通過頻率電壓變換后，再由電壓表測(cè)得。五、電渦流傳感器的測(cè)量電路任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)一、合理選擇電渦流傳感器 旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量，實(shí)際是檢測(cè)電渦流傳感器線圈與被測(cè)齒盤凹凸之間的間距的變化，根據(jù)電渦流式傳感器的相關(guān)知識(shí)，可選用高頻反射式電渦流傳感器。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器 電渦流傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的工作原理如圖2-9所示，它由輸入盤、電渦流傳感器和測(cè)量電路等組成。由軟磁性材料做成的輸入盤上開有鍵槽，在距離輸入盤表面d處放置電渦流傳感器，輸入盤與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸相連。（一）電渦流傳感器測(cè)速原理任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器 電渦流傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的工作原理如圖2-9所示，它由輸入盤、電渦流傳感器和測(cè)量電路等組成。由軟磁性材料做成的輸入盤上開有鍵槽，在距離輸入盤表面d處放置電渦流傳感器，輸入盤與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸相連。（一）電渦流傳感器測(cè)速原理任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器 使用電渦流式傳感器測(cè)距，傳感器線圈僅為實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)的一部分，另一部分是被測(cè)體，因此在使用時(shí)必須注意線圈與被測(cè)導(dǎo)體的關(guān)系。1.被測(cè)導(dǎo)體厚度的選擇 高頻反射式電渦流傳感器測(cè)距時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)體厚度遠(yuǎn)大于電渦流的軸向貫穿深度；低頻透射式電渦流傳感器測(cè)厚時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)體厚度小于電渦流的軸向貫穿深度。（二）電渦流傳感器測(cè)速注意點(diǎn)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器 2.勵(lì)磁電源頻率的選擇低頻透射式電渦流傳感器測(cè)厚時(shí)，由于電渦流的貫穿深度t符合下式：（二）電渦流傳感器測(cè)速注意點(diǎn)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器3.被測(cè)導(dǎo)體材料與大小的確定 線圈阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，靈敏度越高；而對(duì)于磁性材料，磁導(dǎo)率將影響線圈的阻抗。（二）電渦流傳感器測(cè)速注意點(diǎn)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器4.電渦流傳感器的確定 電渦流傳感器的線圈外徑越大，線性范圍越大，但靈敏度越低，分辨率越差。（二）電渦流傳感器測(cè)速注意點(diǎn)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用電渦流傳感器安裝探頭時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)夾住位置，使位移變化不超出測(cè)量范圍。被測(cè)軸表面應(yīng)光滑、清潔，不能有缺陷。探頭線圈要通入合適的高頻電流。系統(tǒng)接線牢固，接觸良好。（三）電渦流傳感器使用注意事項(xiàng)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例 軸的振動(dòng)和偏心會(huì)影響零件的加工精度，因此要對(duì)振動(dòng)和偏心進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)和偏心測(cè)量如圖2-10所示。（一）測(cè)量轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)和偏心任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例（二）測(cè)量振幅、波動(dòng)和彎曲等任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例 低頻透射式電渦流傳感器可以用于測(cè)量厚度，高頻反射式電渦流傳感器也可以用來測(cè)量厚度。如圖2-12所示為高頻反射式電渦流測(cè)厚儀的原理框圖。（三）高頻反射式電渦流測(cè)厚儀任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例 如圖2-13所示為電渦流傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。由浮筒與杠桿帶動(dòng)渦流板上下移動(dòng)，渦流板與電渦流傳感器的間距發(fā)生變化，從而使傳感器發(fā)出信號(hào)控制電動(dòng)泵的開啟來保持一定高度的液位。（四）液位監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例 安檢門是一種檢測(cè)通過人員是否攜帶金屬物品的探測(cè)裝置，又稱金屬探測(cè)門，它的示意簡(jiǎn)圖如圖2-14所示，主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、車站、海關(guān)和大型會(huì)議等重要場(chǎng)所，用來檢查通過人員隱藏的金屬物品，如槍支、管制刀具等。（五）安檢門任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其它案例由于在較小的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)體的電阻率與溫度之間有如下的關(guān)系：（六）測(cè)量溫度任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)訓(xùn)練一下 在實(shí)訓(xùn)室借助電渦流傳感器及測(cè)量模塊、安裝有測(cè)速齒盤的電機(jī)、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、計(jì)數(shù)器（或示波器）、電源等器件和設(shè)備，試著連接電路并進(jìn)行測(cè)速。任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移了解電渦流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜蝿?wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移CSY2000傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。（15V電源，數(shù)顯電壓表）電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)板。電渦流傳感器。測(cè)微頭。鐵圓片。（二）需用器件與單元任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移 探頭線圈通入高頻電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有被測(cè)導(dǎo)體接近時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱與該導(dǎo)體與線圈的距離有關(guān)，因此通過檢測(cè)渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱即可以進(jìn)行位移測(cè)量。（三）實(shí)驗(yàn)原理任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移根據(jù)圖2-17所示安裝電渦流傳感器。（四）實(shí)驗(yàn)步驟任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移根據(jù)圖2-18所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線：（四）實(shí)驗(yàn)步驟任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移（a）將15V電源接入模板。（b）將模板輸出電壓V0接到數(shù)顯電壓表上。（c）將模板上高頻電流接入電渦流線圈中。打開主控臺(tái)電源。（四）實(shí)驗(yàn)步驟任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移使測(cè)微頭與傳感器線圈頂部接觸，記錄數(shù)顯表的示數(shù)，然后每隔05mm讀一個(gè)數(shù)，記入表2-1，直到輸出幾乎不變?yōu)橹埂＃ㄋ模?shí)驗(yàn)步驟任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移根據(jù)表21數(shù)據(jù)，畫出Ux曲線。計(jì)算量程為1mm、3mm和5mm時(shí)的靈敏度和線性度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析電渦流傳感器是如何測(cè)量軸的振動(dòng)和偏心的。（五）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移將上述被測(cè)體鐵圓片分別換成銅圓片和鋁圓片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記入表2-2和表2-3。（六）被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性的影響任務(wù)一 電渦流傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)用電渦流傳感器檢測(cè)位移由表2-2和表2-3分別計(jì)算量程為1mm、3mm和5mm時(shí)的靈敏度和線性度。比較三種被測(cè)體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（六）被測(cè)體材質(zhì)對(duì)電渦流傳感器特性的影響任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)任務(wù)提出 在汽車中，行車速度是一個(gè)很重要的參數(shù)。一般汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中都安裝有速度傳感器，輸出的速度信號(hào)輸入速度表、里程表指示，并用它來進(jìn)行汽車的牽引控制、導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的管理等。一般可使用霍爾傳感器。任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)相關(guān)知識(shí) 霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種磁電式傳感器。它可以用來檢測(cè)磁場(chǎng)、微位移、轉(zhuǎn)速、流量、角度，也可以用于制作高斯計(jì)、電流表、接近開關(guān)等。任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能（一）霍爾傳感器的外形任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能（二）霍爾元件的結(jié)構(gòu)和符號(hào)任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)1.特點(diǎn) 霍爾接近開關(guān)具有響應(yīng)頻率高，重復(fù)定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)，多種保護(hù)功能，有工作狀態(tài)指示燈，可以和控制器（PC）直接接口，可靠性高和使用壽命長等特點(diǎn)。（三）霍爾接近開關(guān)介紹一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)2.技術(shù)參數(shù)（三）霍爾接近開關(guān)介紹一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)3.使用要點(diǎn)配套磁鋼：采用84釹鐵硼磁鋼S面（表面磁感應(yīng)強(qiáng)度為03T）。接線方式：紅線：電源（Vcc）；黃線：輸出（VOUT）；黑線：地線（GND）。（三）霍爾接近開關(guān)介紹一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)3.使用要點(diǎn)接線圖：如圖2-21所示。（三）霍爾接近開關(guān)介紹一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)3.使用要點(diǎn)觸發(fā)方式：如圖2-22所示。（三）霍爾接近開關(guān)介紹一、霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和性能任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 霍爾傳感器的工作原理是基于霍爾效應(yīng)。1879年美國物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。所謂霍爾效應(yīng)是置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中流過電流時(shí)，若是沒有磁場(chǎng)的影響，則正電荷載流子能平穩(wěn)地流過，此時(shí)輸出端（從載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向的兩個(gè)面引出）的電壓為零。（一）霍爾效應(yīng)二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 當(dāng)加入一個(gè)與電流方向垂直的磁場(chǎng)時(shí)（圖2-23），電荷載流子會(huì)由于洛倫茲力的作用而偏向一邊，在輸出端產(chǎn)生電壓，即霍爾電壓。這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。（一）霍爾效應(yīng)二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 當(dāng)電流I通過N型半導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)電載流子為電子。在磁場(chǎng)B的作用下，電子受到洛侖茲力的作用而偏向一側(cè)（左手定則）。這樣在兩個(gè)側(cè)面間產(chǎn)生了一個(gè)霍爾電場(chǎng)EH，該電場(chǎng)阻止電子的偏移，與洛侖茲力的作用力方向相反。最后電場(chǎng)力fE和洛侖茲力fL達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。（一）霍爾效應(yīng)二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（一）霍爾效應(yīng)洛侖茲力：式中，EH為霍爾電場(chǎng)強(qiáng)度；UH為霍爾電壓；b為霍爾片寬度。二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)由于UH=KHIB，所以霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓主要由三個(gè)方面的因素決定：與電源提供的電流的大小有關(guān)。與霍爾元件所處磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)。與霍爾元件的物理尺寸有關(guān)?；魻栯妷菏呛驮穸萪成反比的，因此霍爾元件一般制作得較薄。（二）霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓大小的決定因素二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 由于霍爾元件的靈敏度與材料的電阻率和電子遷移率（在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度值）成正比。若要霍爾效應(yīng)強(qiáng)，制造霍爾元件材料的電阻率和電子遷移率要大。（三）霍爾元件二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 對(duì)于金屬導(dǎo)體，電子遷移率大，但電阻率很?。欢^緣材料電阻率極高，但電子遷移率極小。兩者都不適宜制作霍爾元件。只有半導(dǎo)體材料的電阻率和電子遷移率適中，且N型半導(dǎo)體的電子遷移率大于P型半導(dǎo)體的電子遷移率，因此一般用N型半導(dǎo)體制作霍爾元件。（三）霍爾元件二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 制作霍爾元件常用的材料有N型鍺、銻化銦、砷化銦、砷化鎵及磷砷化銦等。銻化銦產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)較大，但溫度影響大；鍺及砷化銦受溫度影響小，線性好，但霍爾電勢(shì)小；砷化鎵溫度特性好，但價(jià)格貴；磷砷化銦的溫度特性最好。（三）霍爾元件二、霍爾傳感器的工作原理任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（一）霍爾傳感器的測(cè)量電路三、霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)由于霍爾元件的基片是半導(dǎo)體材料，因而對(duì)溫度的變化很敏感。為了減小霍爾元件的溫度誤差，可采?。哼x用溫度系數(shù)小的元件。采用恒溫措施。采用恒流源供電。（二）溫度誤差及補(bǔ)償三、霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)1.零位特性零位特性是在無外加磁場(chǎng)或無控制電流的情況下，元件產(chǎn)生輸出電壓的特性。2.零位誤差零位誤差是零位特性產(chǎn)生的誤差。3.不等位電壓不等位電壓是霍爾元件的激勵(lì)電流為額定電流IN而磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，所測(cè)到的空載霍爾電壓UO。4.不等位電阻不等位電阻R0：R0=UO/IN。（三）零位特性及補(bǔ)償三、霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 不等位電壓產(chǎn)生的主要原因：霍爾電極安裝時(shí)不在同一個(gè)電位面上，兩者之間存在不等位電阻，如圖2-25所示。（三）零位特性及補(bǔ)償三、霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)補(bǔ)償方法：利用橋路平衡的原理來補(bǔ)償，如圖2-26所示。（三）零位特性及補(bǔ)償三、霍爾傳感器的測(cè)量電路及補(bǔ)償任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 用集成電路技術(shù)，將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路、施密特觸發(fā)器和穩(wěn)壓電源等電路集成在一個(gè)芯片上，就構(gòu)成了霍爾集成傳感器。這種傳感器具有可靠性高、體積小、重量輕、功耗低、無溫漂等優(yōu)點(diǎn)。按照輸出信號(hào)的形式，可分為開關(guān)型和線性型兩種類型。（三）零位特性及補(bǔ)償四、霍爾集成傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 它的輸出電壓與外加磁場(chǎng)之間的關(guān)系如圖2-27所示，具有開關(guān)特性，但導(dǎo)通磁感應(yīng)強(qiáng)度和截止磁感應(yīng)強(qiáng)度之間存在滯后效應(yīng)，這一特性大大增強(qiáng)了電路的抗干擾能力，保證開關(guān)動(dòng)作穩(wěn)定，不產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。（三）零位特性及補(bǔ)償四、霍爾集成傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量是利用了霍爾傳感器的開關(guān)特性，因此，宜選用霍爾開關(guān)集成傳感器。一、合理選擇霍爾傳感器的類型任務(wù)實(shí)施任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)1.磁鐵在霍爾元件上的測(cè)速方式 齒盤裝在被測(cè)軸上，隨被測(cè)軸一起旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵裝在靠近齒盤的側(cè)面，磁鐵N極與S極的距離等于齒距，霍爾元件粘貼在N極的端面，如圖228a所示；或者將磁鐵固定在霍爾元件的背面，如圖2-28b所示。（一）霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的方式二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)2.磁鐵裝在轉(zhuǎn)盤上的測(cè)速方式 將磁鐵裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾元件固定在轉(zhuǎn)盤附近，如圖2-29所示。當(dāng)小磁鐵隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)通過霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出一個(gè)脈沖，只要檢測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，就測(cè)出了轉(zhuǎn)速。（一）霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的方式二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（一）霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速的方式二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 霍爾傳感器用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)速的安裝結(jié)構(gòu)如圖2-30所示。轉(zhuǎn)速盤如圖2-30a所示，由鋼板制成，盤中有六個(gè)齒，其中一個(gè)為40寬齒，其他五個(gè)為20的窄齒。（二）霍爾傳感器用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 如圖2-30b所示，霍爾傳感器和磁鋼安裝在鋁塊上，再固定在支架上；轉(zhuǎn)速盤與發(fā)電機(jī)安裝在一起，隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)霍爾傳感器輸出矩形脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)一周輸出六個(gè)脈沖。汽車轉(zhuǎn)速越快，單位時(shí)間內(nèi)輸出脈沖越多。（二）霍爾傳感器用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（二）霍爾傳感器用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)采用不同的磁鐵，檢測(cè)距離有所不同，建議采用的磁鐵直徑和檢測(cè)對(duì)象的直徑相等。當(dāng)霍爾開關(guān)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，要在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，避免感性負(fù)載動(dòng)作時(shí)的瞬態(tài)高壓脈沖對(duì)輸出級(jí)的沖擊，以保護(hù)霍爾開關(guān)。為了保證不損壞接近開關(guān)，請(qǐng)務(wù)必在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。（三）霍爾傳感器使用注意事項(xiàng)二、正確使用霍爾傳感器任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 當(dāng)控制電流I恒定時(shí)，由于UH=KHIB，霍爾輸出電壓UH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比?；魻杺鞲衅魈貏e適用于微小氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、高梯度磁場(chǎng)參數(shù)等的測(cè)量。（一）測(cè)量磁場(chǎng)其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 如圖2-31所示為霍爾傳感器測(cè)量壓力的原理示意圖，它是先把壓力轉(zhuǎn)換成位移后，再應(yīng)用霍爾電壓與位移關(guān)系來測(cè)量壓力。（二）測(cè)量壓力其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 早期的計(jì)算機(jī)鍵盤采用機(jī)械接觸式按鍵，容易產(chǎn)生抖動(dòng)噪聲，影響系統(tǒng)的可靠性。目前都使用無觸點(diǎn)鍵盤開關(guān)，在每個(gè)鍵上都有兩塊永久磁鐵，當(dāng)鍵按下時(shí)，磁鐵的磁場(chǎng)作用在鍵下放的霍爾開關(guān)傳感器上，形成開關(guān)動(dòng)作。由于霍爾開關(guān)傳感器具有滯后效應(yīng)，故工作十分穩(wěn)定可靠，且功耗低，使用壽命長。（三）霍爾接近開關(guān)用于計(jì)算機(jī)鍵盤其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 霍爾電流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2-32所示。用一環(huán)形導(dǎo)磁材料制成磁芯，套在被測(cè)電流流過的導(dǎo)線上（大電流）或通電導(dǎo)線繞在磁芯上（小電流），在磁芯上開一氣隙，內(nèi)置一個(gè)霍爾傳感器。當(dāng)導(dǎo)線中有電流流過時(shí)，便在磁芯中感生磁場(chǎng)，霍爾元件受到磁場(chǎng)的作用，輸出霍爾電壓。導(dǎo)線中電流越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)，輸出霍爾電壓越大。由霍爾電壓的大小就可知電流的大小了。（四）霍爾電流傳感器其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（四）霍爾電流傳感器其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 當(dāng)磁場(chǎng)恒定時(shí)，霍爾電壓與控制電流之間成線性關(guān)系，可用它直接測(cè)量電流鉗形電流表，如圖2-33所示。（四）霍爾電流傳感器其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 如圖2-34所示為霍爾開關(guān)電子點(diǎn)火器分電盤及電路原理圖，在分電盤上裝幾塊磁鋼，磁鋼數(shù)與汽缸數(shù)相對(duì)應(yīng)，在電盤上方安裝霍爾開關(guān)元件。當(dāng)磁鋼轉(zhuǎn)到霍爾元件處時(shí)，輸出一個(gè)脈沖，經(jīng)放大升壓送入點(diǎn)火線圈，使火花塞產(chǎn)生火花放電，完成點(diǎn)火過程。（五）霍爾開關(guān)電子點(diǎn)火器其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（五）霍爾開關(guān)電子點(diǎn)火器其他案例任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè) 在實(shí)訓(xùn)室借助霍爾開關(guān)型傳感器（UGN3020/3030）、電機(jī)及安裝在電機(jī)上的測(cè)速齒盤、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、數(shù)字頻率計(jì)（或示波器）和電源等器件和設(shè)備，試著按照?qǐng)D235所示連接電路并進(jìn)行測(cè)速。訓(xùn)練一下任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)訓(xùn)練一下任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饣魻柺轿灰苽鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。（二）基本原理根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)UH=KHIB，保持KH、I不變，若霍爾元件在梯度磁場(chǎng)B中運(yùn)動(dòng)，且B是線性均勻變化的，則霍爾電勢(shì)UH也將線性均勻變化，這樣就可以進(jìn)行位移測(cè)量。實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（三）需用器件與單元霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，線性霍爾位移傳感器，4V、15V直流電源，測(cè)微頭，數(shù)顯單元。（四）實(shí)驗(yàn)步驟按圖236所示安裝霍爾傳感器，霍爾傳感器與實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯g按圖2-37所示進(jìn)行連接。1、3為電源4V輸入，2、4為霍爾電壓輸出，R1與4之間的連線可暫時(shí)不接。實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)開啟電源，接入15V電源，將測(cè)微頭旋至10mm處，左右移動(dòng)測(cè)微頭使霍爾片處在磁鋼中間位置，此時(shí)數(shù)顯表電壓絕對(duì)值為最小，擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘，接入R1與4之間的連線，調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯電壓表指示為零（數(shù)顯表置于2V擋）。旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每轉(zhuǎn)動(dòng)1mm或2mm記下數(shù)字電壓表的示數(shù)，并將讀數(shù)填入表2-4。將測(cè)微頭回到10mm處，反向旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程，填入表2-4。實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)二 汽車行車速度檢測(cè)（五）實(shí)驗(yàn)分析作出Ux曲線，計(jì)算不同線性范圍時(shí)的靈敏度S和非線性誤差。實(shí)驗(yàn)二直流激勵(lì)時(shí)用霍爾傳感器檢測(cè)位移任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 測(cè)量機(jī)床等設(shè)備轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速是一個(gè)很重要的任務(wù)，可以用多種速度傳感器進(jìn)行測(cè)速，本節(jié)介紹用磁電式傳感器來測(cè)速。相關(guān)知識(shí)任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 磁電式傳感器也稱電磁感應(yīng)傳感器，是利用導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢(shì)來進(jìn)行測(cè)速的。它具有不需要供電電源、電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、輸出阻抗小、輸出電壓靈敏度高、一定的工作帶寬（10100Hz）等特點(diǎn)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，該類傳感器僅適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，被廣泛用來測(cè)量轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、扭矩等。相關(guān)知識(shí)任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 磁電式傳感器的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)原理。當(dāng)匝數(shù)為N的線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，或通過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e，即：一、磁電式傳感器的工作原理任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 當(dāng)線圈在恒定均勻磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)并且切割磁力線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。若線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向如圖238所示，B與v的夾角為，則線圈的磁通：一、磁電式傳感器的工作原理（一）線圈直線運(yùn)動(dòng)切割磁力線任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 當(dāng)線圈在恒定均勻磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)并且切割磁力線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。若線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向如圖238所示，B與v的夾角為，則線圈的磁通：一、磁電式傳感器的工作原理（一）線圈直線運(yùn)動(dòng)切割磁力線任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)式中，為線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；x為位移；l為線圈的長度。一、磁電式傳感器的工作原理（一）線圈直線運(yùn)動(dòng)切割磁力線任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（一）霍爾效應(yīng)線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)：式中，N為線圈的匝數(shù)；v為線圈與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)=90時(shí)：一、磁電式傳感器的工作原理任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)（二）線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線時(shí)，線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)：式中，為線圈平面的法線方向與磁場(chǎng)方向的夾角；A為線圈截面積；為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角速度。當(dāng)=90時(shí)：一、磁電式傳感器的工作原理任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 變磁通式磁電傳感器中產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵和線圈都固定不動(dòng)，通過磁通的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。它要求被測(cè)物體或與被測(cè)物體連接部分用導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁路的磁阻發(fā)生變化，使穿過線圈的磁通量變化，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，所以變磁通式磁電傳感器又稱變磁阻式，常用于角速度的測(cè)量。二、變磁通式磁電傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 在這類磁電式傳感器中，工作氣隙中的磁通保持不變，線圈相對(duì)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)，并切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。三、恒磁通式磁電傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 由上面的相關(guān)知識(shí)得知，磁電式傳感器有變磁通式和恒磁通式兩種類型。用于測(cè)速的傳感器，一般使用變磁通式磁電傳感器。任務(wù)實(shí)施一、合理選擇磁電傳感器的類型任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器根據(jù)磁路的不同，分成開磁路式和閉磁路式兩種。如圖2-39所示為兩種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。開磁路式由固定不動(dòng)的永久磁鐵、感應(yīng)線圈、軟磁材料和外殼等組成。齒輪安裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上并隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。閉磁路式由內(nèi)外齒輪、線圈和永久磁鐵等組成。二、正確使用變磁通式磁電傳感器（一）磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用變磁通式磁電傳感器（一）磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.工作原理框圖開磁路變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理框圖如圖2-40所示。二、正確使用變磁通式磁電傳感器（二）開磁路變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.工作原理 安裝時(shí)把永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線通過軟磁材料端部對(duì)準(zhǔn)齒輪的齒頂。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒的凹凸使空氣間隙產(chǎn)生變化，從而使磁路磁阻變化，引起磁通量變化，而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。二、正確使用變磁通式磁電傳感器（二）開磁路變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 閉磁路變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相同，它被安裝在被測(cè)軸上，內(nèi)齒輪與被測(cè)軸一起旋轉(zhuǎn)，外齒輪不動(dòng)，由于內(nèi)外齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使磁路間隙發(fā)生變化，從而在線圈中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電勢(shì)。二、正確使用變磁通式磁電傳感器（三）閉磁路變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜。但輸出電勢(shì)取決于切割磁力線的速度，轉(zhuǎn)速太低時(shí)，輸出感應(yīng)電勢(shì)很小，導(dǎo)致無法測(cè)量。閉磁路式的最低下限工作頻率為30Hz；開磁路式的最低下限工作頻率為50Hz，且被測(cè)軸振動(dòng)較大時(shí)傳感器輸出波形失真較大。二、正確使用變磁通式磁電傳感器（四）變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的特點(diǎn)和要求任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 磁電式振動(dòng)傳感器是一種恒磁通式磁電傳感器。它的氣隙磁通保持不變，感應(yīng)線圈與磁鋼作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。其他案例（一）磁電式振動(dòng)傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.磁電式振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu) 磁電式振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2-41所示。其他案例（一）磁電式振動(dòng)傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.磁電式振動(dòng)傳感器的組成磁電式振動(dòng)傳感器由如下三部分組成：固定部分：永久磁鐵、殼體?？蓜?dòng)部分：線圈、芯桿、阻尼環(huán)。彈簧片。其他案例（一）磁電式振動(dòng)傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.磁電式振動(dòng)傳感器的工作原理磁電式振動(dòng)傳感器的工作原理框圖如圖2-42所示。其他案例（一）磁電式振動(dòng)傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.磁電式振動(dòng)傳感器的工作原理傳感器緊固在振動(dòng)體上，外殼及磁鐵與振動(dòng)體一起振動(dòng)。線圈與磁鐵作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而切割磁力線。線圈兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e，且ev。e的大小就代表了v的大小。還可經(jīng)過積分或微分電路測(cè)量位移或加速度。其他案例（一）磁電式振動(dòng)傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 如圖2-43所示為磁電式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子和線圈固定在傳感器軸上，定子（永久磁鐵）固定在傳感器外殼上，轉(zhuǎn)子和定子上有對(duì)應(yīng)的齒和槽。其他案例（二）磁電式扭矩傳感器任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 如圖2-44所示為磁電式流量計(jì)示意圖，它是基于磁電感應(yīng)原理工作的。在絕緣導(dǎo)管的上下方放置永久磁鐵，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)電液體流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，在水平方向上安置的兩個(gè)電極產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)與流體流速成正比，也與單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)管橫截面的流體體積（流量）成正比。感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)放大后輸出，由此可測(cè)出導(dǎo)管內(nèi)流體的流量。其他案例（三）磁電式流量計(jì)任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例任務(wù)三 磁電式傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 在實(shí)訓(xùn)室借助磁電式傳感器及測(cè)量模塊、電機(jī)及安裝在電機(jī)上的測(cè)速齒盤、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、數(shù)字頻率計(jì)（或示波器）和電源等器件和設(shè)備，試著連接電路并進(jìn)行測(cè)速。訓(xùn)練一下任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 在機(jī)電設(shè)備的轉(zhuǎn)速測(cè)量中，對(duì)于一些檢測(cè)距離較大的場(chǎng)合，可用光電傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速，它可以在距被測(cè)物10mm，有的甚至可達(dá)10m外非接觸地測(cè)量轉(zhuǎn)速。任務(wù)提出任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器，可用于檢測(cè)直接引起光強(qiáng)度變化的非電量，也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換為光量變化的其他非電量。光電傳感器具有高精度、高分辨率、高可靠性、非接觸、響應(yīng)快和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 光照射在物體表面上可看成是物體受到一連串具有一定能量的光子轟擊，于是物體中的電子吸收了光子的能量，導(dǎo)致物體的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電傳感器的工作原理就是基于光電效應(yīng)。通常把光電效應(yīng)分為三類：一、光電傳感器的工作原理任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)一、光電傳感器的工作原理1.外光電效應(yīng)物體在光線作用下，內(nèi)部電子吸收能量后，逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。其中，向外發(fā)射的電子稱為光電子，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的物質(zhì)稱為光電材料。2.內(nèi)光電效應(yīng)物體在光線作用下，內(nèi)部載流子濃度增大、使電導(dǎo)率增大的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，又稱光電導(dǎo)效應(yīng)。3.半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)又稱光伏效應(yīng)。物體在光線作用下，產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池。任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、光電器件（一）光電管1.光電管的外形光電管的外形如圖2-45所示。任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、光電器件（一）光電管2.光電管的結(jié)構(gòu) 光電管由一個(gè)涂有光電材料的陰極和一個(gè)陽極構(gòu)成，并密封在一支真空玻璃管內(nèi)，如圖2-46所示。光電管的陰極接受光照射，它決定器件的光電特性。陽極由金屬絲做成，用于收集電子。任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、光電器件（一）光電管3.光電管的工作原理 當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長的光線照射時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。電子被帶正電位的陽極所吸引，在光電管內(nèi)就有了電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 在入射光極為微弱時(shí)，光電管能產(chǎn)生的光電流是很小的。而光電倍增管是在光電管的陽極和陰極之間增加若干個(gè)（1114個(gè)）倍增極（二次發(fā)射體），來放大光電流，如圖2-47所示。二、光電器件（二）光電倍增管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.光敏電阻的外形光敏電阻的外形如圖2-48所示。二、光電器件（三）光敏電阻任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖2-49所示。二、光電器件（三）光敏電阻任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.光敏電阻的圖形符號(hào)光敏電阻的圖形符號(hào)如圖2-50a所示。二、光電器件（三）光敏電阻任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)4.光敏電阻的工作原理光敏電阻工作原理如圖2-50b所示。工作時(shí)，光敏電阻兩電極間加上電壓，其中便有電流通過。無光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很??；當(dāng)有光照時(shí)，由于光電導(dǎo)效應(yīng)，光敏電阻值（亮電阻）急劇減小，電流迅速增加，電流隨著光強(qiáng)的增加而變大，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。二、光電器件（三）光敏電阻任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.光敏二極管和光敏三極管的外形光敏二極管的外形如圖2-51所示。光敏三極管的外形如圖2-52所示。二、光電器件（四）光敏二極管和光敏三極管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.光敏二極管（1）符號(hào)、結(jié)構(gòu)和接線光敏二極管的符號(hào)和接線如圖2-53所示。二、光電器件（四）光敏二極管和光敏三極管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.光敏三極管（1）結(jié)構(gòu)和符號(hào)光敏三極管的符號(hào)如圖2-54所示，與一般晶體三極管很相似，具有兩個(gè)PN結(jié)。它把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的同時(shí)，又將電流加以放大，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負(fù)（c、e）兩個(gè)引腳，所以其外形與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。在結(jié)構(gòu)上，它的基區(qū)較大，發(fā)射區(qū)很小，并安置在基區(qū)的邊緣。二、光電器件（四）光敏二極管和光敏三極管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.光敏三極管（1）結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、光電器件（四）光敏二極管和光敏三極管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.光敏三極管（2）工作原理無光照時(shí)，集電極反偏，其反向飽和電流Icbo經(jīng)發(fā)射極放大為集射之間的穿透電流Iceo暗電流。有光照時(shí)：集電極附近基區(qū)受光照產(chǎn)生激發(fā)，增加了少數(shù)載流子的濃度，使得集電極反向飽和電流（集電極光電流）大大增加。經(jīng)發(fā)射極放大為集射之間的光電流，即光敏三極管的光電流。二、光電器件（四）光敏二極管和光敏三極管任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.外形光電池的外形如圖2-55所示。二、光電器件（五）光電池任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.結(jié)構(gòu)和符號(hào)光電池的結(jié)構(gòu)如圖2-56a所示，光電池的圖形符號(hào)如圖2-56b所示。二、光電器件（五）光電池任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)3.工作原理 硅光電池是基于光生伏特效應(yīng)的一種有源器件。它在N型半導(dǎo)體中摻入P型雜質(zhì)（P區(qū)很?。┬纬纱竺娣e的PN結(jié)。光照P區(qū)，能量傳遞給電子，當(dāng)電子能量大于逸出功時(shí)，越過PN結(jié)的禁帶進(jìn)入N區(qū)，P區(qū)少了電子，多了空穴，帶正電；N區(qū)多了電子，帶負(fù)電。形成光生電動(dòng)勢(shì)。用導(dǎo)線將PN結(jié)兩端連接起來，就有電流流過，電流的方向由P區(qū)流經(jīng)外電路至N區(qū)。若將電路斷開，可測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì)。二、光電器件（五）光電池任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖2-57所示。1是光源發(fā)出的信號(hào)，2是光電元件接受的光信號(hào)，被測(cè)量是X1或X2，它們分別使光源本身或光學(xué)通路變化，從而使傳感器輸出的電信號(hào)變化。三、光電傳感器的組成及測(cè)量方法任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 由上面的相關(guān)知識(shí)得知，光電傳感器的種類很多，要檢測(cè)轉(zhuǎn)速，可選用光敏晶體管或光電斷續(xù)器；檢測(cè)生產(chǎn)線上輸送物件是否到位，可選用光電開關(guān)。任務(wù)實(shí)施一、合理選擇光電傳感器的類型任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)光電晶體管測(cè)速的工作原理如圖2-58所示。二、正確使用光電傳感器（一）光電晶體管測(cè)速任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 光電斷續(xù)器是將光電發(fā)射器、光電接收器放置于一個(gè)體積很小的塑料殼體中，兩者能可靠地對(duì)準(zhǔn)，其外形如圖2-59所示。齒盤每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，光電斷續(xù)器就輸出一個(gè)脈沖。通過脈沖頻率的測(cè)量或脈沖計(jì)數(shù)，即可獲得齒盤的轉(zhuǎn)速和角位移。二、正確使用光電傳感器（二）光電斷續(xù)器測(cè)速任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)二、正確使用光電傳感器（二）光電斷續(xù)器測(cè)速任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)光電斷續(xù)器也分為遮斷式和反射式兩種類型，如圖2-60所示。二、正確使用光電傳感器（二）光電斷續(xù)器測(cè)速任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.幾種光電耦合器電路幾種光電耦合器電路如圖2-61所示。其他案例（一）光敏晶體管組成的光電耦合器及應(yīng)用任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.光電耦合器實(shí)現(xiàn)主、控回路的隔離 如圖2-62所示，控制回路接220V交流電壓，主回路是直流電路。為了安全和抗干擾的需要，一般要將這兩個(gè)回路進(jìn)行隔離，可采用光電耦合器。其他案例（一）光敏晶體管組成的光電耦合器及應(yīng)用任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 帶材跑偏檢測(cè)器是用來檢測(cè)帶型材料，如薄鋼板、紙張、膠片、塑料薄膜等，在加工過程中偏離正確位置的大小和方向，從而為糾偏控制電路提供糾偏信號(hào)的檢測(cè)裝置。圖2-63a所示為測(cè)量原理圖，光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡變成平行光束，再經(jīng)透鏡匯聚到光敏電阻R1上，兩片透鏡分別位于帶材的上下方。在平行光束照射途中部分光線被帶材遮擋，使到達(dá)光敏電阻的光通量減小。其他案例（二）光敏電阻用于帶材跑偏檢測(cè)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例（二）光敏電阻用于帶材跑偏檢測(cè)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 圖2-63b所示為測(cè)量電路圖，R1、R2、R3和R4組成電橋電路，其中R1、R2為同型號(hào)的光敏電阻，R2用遮光罩遮蓋，與R1處于同一溫度場(chǎng)中，起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。?dāng)帶材位于中間正確位置時(shí)，調(diào)節(jié)電位器R4使電橋平衡，放大器輸出電壓UO為零；若帶材在輸送運(yùn)動(dòng)中，向右跑偏，帶材遮光更多，R1的光照減小，阻值增大，電橋失去平衡，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，輸出電壓UO為正值，它反映了帶材跑偏的方向和程度；反之，若帶材左偏，UO為負(fù)值。其他案例（二）光敏電阻用于帶材跑偏檢測(cè)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)1.光電池組成的光電控制電路 如圖2-64所示為光電池組成的光電控制電路。當(dāng)有光照時(shí)，E增大，三極管T的基極電平減小，使T導(dǎo)通，晶閘管SCR觸發(fā)端產(chǎn)生高電平而導(dǎo)通，使負(fù)載工作；當(dāng)無光照時(shí)，T截止，SCR不通，負(fù)載不工作。其他案例（三）光電控制電路任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)2.光敏電阻路燈控制電路 如圖2-65所示為光敏電阻路燈控制電路原理圖。無光照時(shí)，光敏電阻RP阻值很大，三極管T截止，使晶閘管SCR被觸發(fā)導(dǎo)通，進(jìn)而使雙向晶閘管TRIAC導(dǎo)通，從而使路燈被點(diǎn)亮；當(dāng)有光照時(shí)，由于光電導(dǎo)效應(yīng)，光敏電阻RP阻值變得很小，三極管T導(dǎo)通，使晶閘管SCR截止，進(jìn)而使雙向晶閘管TRIAC也截止，從而使路燈熄滅。其他案例（三）光電控制電路任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例（三）光電控制電路任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 光電池的應(yīng)用分為兩大類：一類是作為太陽能電池電源，要求光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低；另一類作為測(cè)量元件，要求線性范圍寬、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短，但不必有太陽能電池那樣高的光電轉(zhuǎn)換效率。其他案例（四）太陽能電池電源任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 如圖2-66所示為光電池作為太陽能電池電源時(shí)的原理框圖，有若干個(gè)型號(hào)相同的光電池，經(jīng)串、并聯(lián)后組成太陽能電池方陣。有光照時(shí)，電池發(fā)電，向負(fù)載供電，并對(duì)蓄電池充電，儲(chǔ)存能量，供無太陽光照射時(shí)使用；無光照時(shí)，蓄電池向負(fù)載供電。其他案例（四）太陽能電池電源任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 如圖2-67所示為反射式煙霧報(bào)警器示意圖。無煙霧時(shí)，無光線照射到光敏電阻上，其阻值很大，UA很小，晶閘管截止，電鈴不響；當(dāng)有煙霧時(shí)，白熾燈光線通過煙霧反射到光敏電阻上，其阻值變小，UA增大，晶閘管導(dǎo)通，電鈴發(fā)出報(bào)警聲。其他案例（五）煙霧報(bào)警檢測(cè)器任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例（五）煙霧報(bào)警檢測(cè)器任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 如圖2-68所示為光電式濁度計(jì)原理圖。由光源發(fā)出的光線經(jīng)半反半透鏡分成兩束強(qiáng)度相等的光線，一路光線直接照射光電池E1，產(chǎn)生的光電流經(jīng)運(yùn)放U1轉(zhuǎn)換為UB電壓，作為參考電壓；另一路光線通過反射鏡后穿過被測(cè)樣品水照射在光電池E1上，由于部分光線被樣品介質(zhì)吸收，而且樣品介質(zhì)越混濁，光線的衰減越大，到達(dá)光電池E2的光通量越小，產(chǎn)生的光電流就越小，經(jīng)運(yùn)放U2轉(zhuǎn)換為電壓UA越小，UA和UB由運(yùn)算器計(jì)算出的比值大小就代表了樣品水的混濁度送顯示器顯示。其他案例（六）光電式濁度計(jì)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)其他案例（六）光電式濁度計(jì)任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，認(rèn)識(shí)各種光敏傳感器。讀懂如圖2-69所示光敏二極管控制電燈電路，并按照原理圖連接線路，完成光控?zé)舻墓δ?。?xùn)練一下任務(wù)四 光電傳感器用于轉(zhuǎn)速檢測(cè) 該電路的工作原理是這樣的：在無光照時(shí)，流過光敏二極管電流很小，UA很小，三極管V1、V2截止，繼電器斷電，常閉觸點(diǎn)閉合，電燈點(diǎn)亮；有光照時(shí)，流過光敏二極管的電流增大，UA升高，三極管V1、V2導(dǎo)通，繼電器得電，常閉觸點(diǎn)斷開，電燈熄滅。訓(xùn)練一下