电气与电子测量技术——霍尔传感器

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1、霍尔传感器霍尔传感器霍尔效应霍尔元件及应用霍尔电流传感器霍尔效应：金属导体或半导体薄片处于磁场中，当垂直于磁场方向有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势的现象。霍尔效应NMBFLiv－－－－++++EHFH霍尔效应FH=-eEH=-eUHbFL=evBFL=-FHi=-j∙bd=-nev∙bdUH=bvBn－材料的电子（载流子）浓度。e－电子（载流子）电荷量；j－电流密度；（1）（2）霍尔效应UH＝KH·B·i其中KH为霍尔片的灵敏度，与材料的性质、形状有关。如果磁场与薄片法线有夹角α：UH＝KH·B·Icos

2、α两横侧间的霍尔电压：为霍尔系数。其中（3）（4）当l/b较小时,需考虑形状系数:霍尔元件具有霍尔效应的元件称霍尔元件。霍尔传感器由霍尔元件组成。金属材料的自由电子浓度n很高，因此RH很小，使输出UH很小。半导体的电子浓度n适中，霍尔传感器中的霍尔元件都是由半导体材料构成,多用N型半导体材料。霍尔元件越薄（d越小），KH越大，所以一般霍尔元件都比较薄。霍尔元件调理电路霍尔元件的基本测量电路如图所示。激励电流由电源E供给，可变电阻RP用来调节激励电流I的大小。RL为输出霍尔电势UH的负载电阻。通常它是显示仪表、记录装置或放大器

3、的输入阻抗。霍尔元件的基本测量电路霍尔片四极引线壳体霍尔元件结构霍尔传感器是一种磁传感器和磁电转换元件，检测磁场及其变化，另外各种与磁场有关的场合都可以应用。霍尔式传感器的应用IBkUHH=（1）直接测磁场强度（I恒定）；（2）衍生：电流、电压、微小位移、压力、速度、加速度、振动等（需附加磁场B）应用范围：1）体积小，重量轻，功耗小，可靠性好；2）响应频率高（可达1MHZ）；3）非接触式、可用于特殊应用环境；4）易于集成。线性、非机械、半导体应用特点：霍尔式传感器的应用缺点：受温度影响较大，转换效率较低。a）对移b）侧移c）

4、旋转d）遮断应用实例－位移、速度检测齿轮的速度、齿形、齿数应用实例－齿轮检测利用霍尔元件测地磁场，用于寻北、空间姿态等。应用实例－霍尔电子罗盘霍尔电流传感器磁路定律霍尔电流传感器霍尔直测式电流传感器霍尔磁补式电流传感器特点：直流，交流，脉冲（冲击）电流均可测非接触（隔离）1．霍尔直测式电流传感器霍尔直测式电流传感器UH＝KHIB已知KH，H＝B/μ，L，N，由H·L＝NIc计算Ic（精度不高，较少使用）2．霍尔磁补式电流传感器直到Hp＝Hs时Is不再增加，这时霍尔片就达到零磁通检测。磁平衡时，NpIp＝IsNs计算Ip霍尔钳

5、形电流表将磁芯做成张合结构，在磁芯开口处放置霍尔器件，将环形磁芯夹在被测电流流过的导线外，即可测出其中流过的电流。这种钳形表既可测交流也可测直流。小结霍尔效应和霍尔元件调理电路控制电流回路，霍尔电压输出回路霍尔电流传感器直测式，磁补式