传感器期末复习资料)

UH-B特性:固定控制电流,元件的开路霍尔输出随磁场的增加并不完全呈线性关系,而有所偏离。霍尔元件工作在0.5T(弱磁场)以下时线性度较好。

3. (已)霍尔元件的误差及补偿:零位误差(不等位电动势:霍尔元件在额定控制电流作用下,不加外磁场时,霍尔输出端之间的空载电动势。寄生直流电动势),温度误差。方法:1.采用恒流源供电和输入回路并联电阻

2.合理选取负载电阻RL的阻值 3.采用恒压源和输入回路串联电阻 4.采用温度补偿元件 5.霍尔元件不等位电动势U0的温度补偿。

4. 霍尔位移传感器:

式中,k是位移传感器的输出灵敏度。 积分后

得UH=kx。

霍尔电势与位移量成线性关系。霍尔电势的极性反映了元件位移的方向。磁场梯度越大,灵敏度越高;磁场梯度越均匀,输出线性度越好。

大题:

7、某霍尔元件l、b、d 尺寸分别为1.0cm×0.35cm×0.1cm,沿l 方向通以电流I=1.0mA,在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T,传感器的灵敏度系数为22V/A·T,试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。

已知:l×b×d=1.0cm×0.35cm×0.1cm;I=1.0mA;B=0.3T;kH=22V/A·T; 求:UH=?;n=? 解:如图

9、试说明霍尔式位移传感器的输出UH 与位移x 成正比关系。

答:因为霍尔电压为:U k IB H H = ,若I 一定,而使霍尔元件在一个沿空间均匀梯度的磁场中运动即:B k x 1 = 。则有:U k Ik x kx H H = = 1 ,所以霍尔式位移传感器的输出UH 与位移x 成正比关系。

第六章

概念:

1. 压电效应:

正压电效应:当某些物质在外力作用下变形时,某些相应表面上就会产生电荷,去掉外力后又回到不带电状态,这种没有外电场只是形变产生的极化现象称为正压电效应。机械能转变为电能

逆压电效应:当某些物质施加电场时不仅产生极化同时还产生了伸缩机械形变(应力和应变),去掉电场后,该物质的形变随之消失,把这种电能变为机械能的现象称为逆压电效应。电能转换为机械能

2. 石英晶体:

Z 轴为光轴(中性轴),它是晶体的对称轴,光线沿Z轴通过晶体不产生双折射现象,因而它的贡献是作为基准轴。

X 轴为电轴(垂直于光轴),该轴压电效应最显著,它通过正六棱柱相对的两个棱线且垂直于光轴Z。

Y 轴为机械轴(力轴),它垂直于两个相对的表面,在此轴上加力产生的变形最大。

1) 当石英晶体受到沿X方向的压缩力作用时,在X轴的正方向的晶体表面

上出现正电荷。而在Y轴和Z轴方向的分量均为零。这种沿X轴作用力,而在垂直于X轴晶面上产生电荷的现象,称为“纵向压电效应”。 2) 当石英晶体受到沿Y轴方向的压缩力作用时,在X轴的正方向的晶体表

面上出现负电荷。(这种情况等同于沿X轴方向的拉力作用),这种沿

Y轴作用力,而在垂直于X轴的晶面上产生电荷的现象,称为“横向压电效应。”

3) 当晶体受到沿Z轴方向的力(无论是压缩力或拉伸力)作用时,因为石

英晶体在X轴方向和Y方向的变形相同,正、负电荷中心始终保持重合,电偶极矩在X、Y方向的分量等于零。 所以沿光轴方向施加作用力,石英晶体不会产生压电效应。

4) 如果石英晶体的各个方向同时受到均等的作用力(如液体压力),石英

晶体将保持电中性。所以石英晶体没有体积变形的压电效应。 3. 压电式传感器的等效电路:压电式传感器对被测量的感受程度是通过其

压电元件产生电荷量大小来反映的。传感器既是电荷源又是电容器,其等效电路可以认为是两者的并联。也可以等效为一个电压源和一个电容

串联的电路。

大题:

(已)1、什么是压电效应?

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