第8章 磁电式传感器习题

第8章 磁电式传感器习题

1、 简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。 2、磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么？ 3、简述霍尔效应及霍尔传感器的应用场合

4、 霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么，温度补偿的方法有哪几种

5、某动圈式速度传感器弹簧系统的刚度k=3200N／m，测得其固有频率为20Hz，今欲将其固有频率减小为10Hz，问弹簧刚度应为多大? 解：

?n?k/m?2?f0?f0?12?k/m?2?m?k/f0

f0 =20Hz ， k=3200N/m时， 2?m?3200/20?22

f0′=10Hz时，由k?2?mf0'

则 k?2?m??2f0'2?22?102?800??/m?

??26、已知恒磁通磁电式速度传感器的固有频率为10Hz，质量块重2.08N，气隙磁感应强度为1T，单匝线圈长度为4mm，线圈总匝数1500匝，试求弹簧刚度k值和电压灵敏度Ku值(mV/(m/s))。

解：由??k/m，则

k=ω2 m=(2?f)2 m=(2?×10)2×2.08/9.8

2

=8.38×10 (N/m) Ku =e/v=NB0l0v/v=NB0l0 =1500×1×4×10?3 =6V/(m/s)=6000mv/(m/s)

7、某磁电式传感器要求在最大允许幅值误差2％以下工作，若其相对阻尼系数ξ=0.6，试求ω/ωn的范围。

解：由磁电势传感器的幅频特性

A????

得其幅值动态误差为

??/?n?2?1???/?n?2?2?4?2??/?n?2

???n?4?1.0221????n?2?4?0.62???n?2???2?????/?n?2 取其等号计算

解得 (ω/ωn)2 =12.354，或(ω/ωn)2 =2.067

ω/ωn =3.515，或 ω/ωn =1.438（舍去）

最大幅值误差小于2%时，其频率范围ω/ωn ≥3.515 8、某霍尔元件l×b×d=10×3.5×1mm3，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，试求其输出霍尔电势及载流子浓度。

解： 由 KH =1/ned，得 （1） n=1/ (KH ed)=1/(22×1.6?10?19×1×10-3 )=2.84×1020 /m3 （2）输出霍尔电压

UH = KH IB=22V/A?T×1.0mA×0.3T

?3

=6.6×10 V=6.6mV

9、若一个霍尔器件的KH=4mV/mA·kGs，控制电流I=3mA，将它置于1Gs~5kGs变化的磁场中(设磁场与霍尔器件平面垂直)，它的输出霍尔电势范围多大?并设计一个20倍的比例放大器放大该霍尔电势。

解： UH1 = KH IB1=4mV/Ma?kGs×3mA×1Gs=12μV UH2 = KH IB2=4mV/Ma?kGs×3mA×5kGs=60mV 设计放大倍数A=20的比例放大器，略

10、 有一霍尔元件，其灵敏度KH=1.2mV/mA·kGs，把它放在一个梯度为5kGs/mm的磁场中，如果额定控制电流是20mA，设霍尔元件在平衡点附近作±0.1mm的摆动，问输出电压范围为多少?

解：对于梯度为5kGs/mm的磁场，当霍尔元件在平衡点附近作±0.1mm的摆动时，其磁场的变化

ΔB=±5kGs/mm×0.1mm=±0.5kGs 则霍尔元件输出电压的变化范围为

ΔUH = KH I?ΔB=1.2mV/mA?kGs×20mA×(±0.5kGs) =±12mV

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