专题七 磁电式传感器和霍尔式传感器（教案）-山东省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题七.磁电式传感器和霍尔式传感器（讲义）-《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解磁电式传感器的基本工作原理，包括磁场与电流之间的相互作用，以及如何利用这种作用实现物理量的测量。 2.掌握磁电式传感器的基本结构，包括传感器元件的组成以及各个组成部分的功能和作用。 3.熟悉磁电式传感器的测量转换电路，能够理解传感器输出信号的产生过程以及如何进行信号处理和转换。 4.了解磁电式传感器的应用领域，包括工业自动化、汽车电子、医疗设备等领域中的具体应用案例和场景。 5.理解霍尔元件的工作原理及结构，包括霍尔效应的产生机制以及霍尔元件内部结构的组成和作用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1.磁电式传感器：又称为电动力传感器或感应传感器，它直接从被测物体吸收机械能并转换成电能以电信号输出。它的优点是不需要工作电源、输出功率较大、性能稳定以及具有一定的工作频带宽度。 2.基本工作原理：磁电式传感器是以导体和磁场发生相对运动而产生电动势为基础的。 3.磁电式传感器的基本元件有两个:一个是磁路系统，由它来产生恒定的磁场，为了减小传感器的体积，一般都采用永久磁铁;另一个是线圈，当它切割磁场中的磁力线时产生感应电动势。 4.测量转换电路：根据磁电式传感器的工作原理，可知它的输出电动势大小与运动速度成正比，这是一种测速度的传感器。但在实际测量中，它常常被用来测量运动的位移(或振幅)和加速度。 5.磁电式传感器的应用：磁电式扭矩仪，机载振动监视系统。 6.霍尔元件：根据霍尔效应原理做成的器件叫做霍尔元件。霍尔元件结构很简单，是一种半导体四端薄片，它由霍尔片、引线和壳体组成。 7.霍尔元件的基本参数： (1)输入电阻：霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。 (2)输出电阻：两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻。 (3)最大激励电流：由于霍尔电势随激励电流增大面增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。 (4)灵敏度。 (5)最大磁感应强度。 (6)不等位电势：在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔元件输出端之间的开路电压称为不等位电势，它是由于四个电极的几何尺寸不对称引起的。 (7)霍尔电势温度系数：在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化1℃霍尔电势变化的百分数称为霍尔电势温度系数，它与霍尔元件的材料有关。 8.温度误差及其补偿：霍尔元件是由半导体制成的，因半导体对温度很敏感，霍尔元件的载流子迁移率、电阻率和霍尔系数都随温度而变化，因而使霍尔元件的特性参数(如霍尔电势和输入、输出电阻等)成为温度的函数，导致霍尔式传感器产生温度误差。 9.霍尔式传感器的应用： (1)利用霍尔电势正比于磁感应强度的特性来测量磁场及与之有关的电量和非电量。 (2)利用霍尔电势正比于激励电流的特性可制作回转器、隔离器、电流控制装置等。 (3)利用霍尔电势正比于激励电流与磁感应强度乘积的规律制成乘法器、除法器、乘方器、开方器、功率计等，也可以作混频、调制、斩波、解调等用途。 10.应用举例：角位移测量仪，霍尔转速表，霍尔式微压力传感器。 [真题练讲] 1. (2019年•山东省统一考试) 关于磁电式传感器的基本工作原理，下列说法正确的是？ a) 磁电式传感器利用磁场产生电流来测量物理量 b) 磁电式传感器利用电场产生磁场来测量物理量 c) 磁电式传感器利用电流产生磁场来测量物理量 d) 磁电式传感器利用电流产生电场来测量物理量 答案：c) 磁电式传感器利用电流产生磁场来测量物理量 解析：磁电式传感器利用通过感应线圈的电流产生磁场，当外部磁场影响传感器时，感应线圈中的电流发生变化，从而实现物理量的测量。 2. (2020年•山东省统一考试) 在测量转换电路中，下列哪种元件通常用于放大和处理磁电式传感器的输出信号？ a) 电阻 b) 电容 c) 晶体管 d) 二极管 答案：c) 晶体管 解析：晶体管通常用于放大和处理传感器的输出信号，以便更准确地测量和记录。 3. (2018年•山东省统一考试) 以下哪个不是磁电式传感器的基本结构组成部分？ a) 磁芯 b) 感应线圈 c) 电源 d) 输出端口 答案：c) 电源 解析：磁电式传感器的基本结构包括磁芯、感应线圈和输出端口，电源并不是传感器的组成部分。 4. (2019年•浙江省统一考试) 关于霍尔元件的工作原理，以下哪种说法是正确的？ a) 霍尔元件利用霍尔效应，电场横向偏转电子流，产生电压差 b) 霍尔元件利用霍尔效应，电场纵向偏转电子流，产生电压差 c) 霍尔元件利用霍尔效应，磁场横向偏转电子流，产生电压差 d) 霍尔元件利用霍尔效应，磁场纵向偏转电子流，产生电压差 答案：c) 霍尔元件利用霍尔效应，磁场横向偏转电子流，产生电压差 解析：霍尔元件利用霍尔效应，当电子流通过