《传感器与检测技术简明教程》-胡蓉 习题及答案 CH7 磁电式传感器

第7章磁电式传感器

一、单项选择题

1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。

A.控制极内阻B.不等位电阻

C.寄生直流电动势D.零点残余电压

2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是错、锦化锢、碑化锢，其原因是这些

（）＜,

A.半导体材料的霍尔常数比金属的大

B.半导体中电子迁移率比空穴高

C.半导体材料的电子迁移率比较大

D.N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件

3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）o

A.位移B.速度

C.加速度D.光强

4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）o

A.减小弹簧片的刚度B.增加磁铁的质量

C.减小系统的阻尼力D.提高磁感应强度

5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）

A.位移B.速度

C.加速度D.光强

6、霍尔电势与（）成反比

A.激励电流B.磁感应强度

C.霍尔器件宽度D.霍尔器件长度

7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）

A.霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上

B.半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀

C.周围环境温度变化

D.激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配

二、多项选择题

1、磁电作用主要分为（）。

A、电磁感应B、霍尔效应C、开磁路D、闭磁路

2、恒磁通磁电感应式传感器的结构可分为（）。

A、开磁路B、闭磁路C、动圈式D、动铁式

3、磁电感应式传感器可测量的物理量包括（）。

A、转谏B、振动C、位移D、扭矩

4、霍尔元件的类别特性可分为（）。

A、负载特性B、开关特性C、温度特性D、线性特性

5、霍尔式传感器可用于测量（）。

A、转速B、加速度C、微位移D、压力

三、填空题

1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁敏式传感器。

2、磁电作用主要分为和两种情况。

3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出

的原理进行工作的。

4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。

5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象

被称为O

6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。

7、霍尔元件的灵敏度与和有关。

8、霍尔元件的零位误差主要包括和。

9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。

10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。

11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。

12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。

13、磁电式传感器是利用而在产生感应电

势的原理进行T作的C

14、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与成反比。

四、简答题

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、根据图1（假设控制电流垂直于纸面流进或流出并且恒定），试证明霍尔式位移传感器的

输出电势U与位移x成正比关系。除了测量位移外，霍尔式传感器还有哪些应用？

4、简述霍尔电势产生的原理。

5、A.图2是兀件的基本测量电路。

B.图2中各编号名称：

①和②是；

③和④是O

C.图2电路中的被测量是__________________________

6、磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？

7、磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？

8、霍尔元件能够测量哪些物理参数？

9、霍尔元件的不等位电势的概念是什么？

10、使用霍尔元件时温度补偿的方法有哪几种？

11、简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。

12、磁电式传感器与电感式传感潜有哪些不同？

13、什么是霍尔效应？

14、霍尔电势与哪些因素有关？

15、如何提高霍尔传感器的灵敏度？

16、为什么磁电感应式传感器的灵敏度在工作频率较高时，将随频率增加而下降?

17、试解释霍尔式位移传感器的输出电压与位移成正比关系。

18、影响霍尔元件输出零点的因素有哪些？如何补偿？

四、计算题

1、某霍尔元件的1,b,d尺寸分别是1.0cm,0.35cm,0.1cm,沿】方向通以电流1=1.0mA,

在垂直1b面的方向加有均匀磁场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。

第7章磁电式传感器

一、单项选择题

题号答案知识点

1D霍尔元件基本特性

2D霍尔效应

3A磁电感应式传感器的测量电路

4I)磁电感应式传感器工作原理

5C磁电感应式传感器的测量电路

6D霍尔式传感器工作原理

7C霍尔元件基本特性

二、多项选择题

题号答案知识点

1AB概述

2CD恒磁通式传感器

3ABCD磁电感应式传感器的应用

4BD霍尔元件基本特性

5ABCD霍尔式传感器的应用

三、填空题

题号答案知识点

1磁电作用概述

2电磁感应；霍尔效应概述

3感应电动势磁电感应式传感器

4电磁感应磁电感应式传感器

5霍尔效应霍尔效应

6磁场中洛伦兹力霍尔效应

7元件的厚度；载流子的浓度霍尔效应

8不等位电势；寄生直流电动势霍尔元件基本特性

9电磁感应磁电式传感器

10电磁感应；电磁电式传感器

11热磁磁电式传感器

12洛伦兹力；运动霍尔效应

13导体和磁场发生相对运动：导体两端磁电式传感器

14霍尔片厚度霍尔效应

四、简答题

1、答：恒磁通式传感器是指在测量过程中使导体（线圈）位置相对『恒定磁通变化而实现

测量的一类磁电感应式传感器。

变磁通式磁电传感器主要是靠改变磁路的磁通大小来进行测量，即通过改变测量磁路中

气隙的大小，从而改变磁路的磁阻来实现测量的。

知识点：磁电感应式传感器的工作原理

2、答：磁电式传感器的误差主要有非线性误差和温度误差。

非线性误差的主要原因：当磁电式传感器在进行测量时，传感器线圈会有电流流过，这

时线圈会产生一定的交变磁通，此交变磁通会叠加在永久磁铁产生的傅感器工件磁通上，导

致气隙磁通变化。

补偿非线性误差的方法：在传感器中加入补偿线圈，补偿线圈被通以一定的电流，适当

选择补偿线圈的参数，使其产生的交变补偿磁通可以与传感器线圈本身产生的交变附加磁通

相互抵消。

温度误差产生的原因主要是受温度变化的影响。

温度误差补偿的方法是在结构允许的情况下，在传感器的磁铁下设置热磁分路。

知识点：磁电感应式传感器的工作原理

3、答：霍尔式位移传感器输出电动势UH=KUIB.

在一定范围内，B正比于位移x,又霍尔电动势正比于B,所以5正比于位于X。

除了测量位移外，霍尔式传感器近可以测量转速、压力等。

知识点：霍尔效应

4、答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I

流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前

端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力

阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将

产生电场，相应的电势称为霍尔电势

知识点：霍尔效应

5、答：A.图2是霍尔元件的基本测量电路。

B.图2中各编号名称：

①和②是霍尔电极;

③和⑷是.激励电极（控制电极）。

C.图2电路中的被测量是一磁感应强度o

知识点：霍尔式传感器的测量电路

6、答：a.磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。

电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。

b.磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜

于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。

知识点：磁电式传感器

7、答：磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。

知识点：磁电式传感器的应用

8、答：霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。

知识点：霍尔式传感器的应用

9、答：霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输

出电极之间的空载电势,可用输出的电压表示.

知识点：霍尔元件基本特性

10、答：温度补偿方法：分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。电桥补偿法

知识点：磁电式传感器的工作原理

11、答：一块长为1、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）

中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍

尔效应。霍尔组件多用N型半导体材料，且比较薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影

响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势变化）大、无触点,

使用寿命长、可靠性高、易微型亿和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、

计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。

知识点：霍尔效应

12、答：磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器八

电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。

磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不

宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。

知识点：磁电式传感器

13、答：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这

一现象被称为霍尔效应。

知识点：霍尔效应

TDID

14、答：霍尔电势UH=Eub=vBb=——=R—=KIB

nedHdH

霍尔电势与霍尔电场时、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电

子平均运动速度V、磁场感应强度B、电流I有关。

知识点：霍尔效应

RI

15、答：霍尔传感器的灵敏度KH=」■=---o为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍

dned

尔元件常制成薄片形状。又霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓

度较低的材料作霍尔元件。

知识点：霍尔效应

16、答：由磁电感式传感器的传递函数及其幅频特性可知，当被测物振动频率低于传感

器的固有频率时，传感器的灵敏度（/。/口或^。/^）是随振动频率的升高而明显增加的。

当振动频率远大于传感器固有频率时，