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霍尔元件在高斯计上的应用与工作原理
wxhxkj | 2020-09-05 10:20:01    阅读:120   发布文章

根据霍尔效应原理制成的高斯计(特斯拉计)在测量磁场中,有着广泛的应用。这种仪器是由作为传感器的霍尔探头及仪表整机两部分组成。其中探头内霍尔元件的尺寸、性能与封装结构对磁场测量的准确度起着关键的作用。霍尔探头在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压,测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。高斯计的读数以高斯或特斯拉为单位,高斯是常见非法定计量单位,特〔斯拉〕是法定计量单位。

霍尔元件应用范围极其广泛,如在汽车分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。


工作领域


(a)永磁体的表面磁场测量:采用高斯计(特斯拉计)测量永磁产品表面磁场强度,主要是对永磁产品的质量及充磁后磁性能一致性的评估;通常测量中磁体表面中心点的磁场强度进行测量,通过对标准样品数据进行比较从而判断产品是否合格,同时也可以保证材料的一致性。

(b)气隙磁场的测量:采用高斯计(特斯拉计)测量气磁场的应用比较广泛,在科研、电子制造、机械等领域均有用到。应用比较典型的行业主要有电机和电声两大行业。

(c)余磁测量:如工件退磁后的退磁效果检测。

(d)漏磁测量:如喇叭漏磁测量。


霍尔效应


了解霍尔元件的工作原理让我们先从学习霍尔效应开始吧。

霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。



霍尔元件


根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒介,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。按照霍尔元件的功能可将它分为霍尔线性元件和霍尔开关元件,前者输出模拟量,后者输出数字量。

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 霍尔线性元件

线性型霍尔元件的内部构成主要包括:稳压电路、线性霍尔元件、运算放大器三大部分。其输入是磁感应强度,输出是和输入量成正比的电压。这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度,适用于各种磁场检测。线性霍尔元件会根据磁场的强弱触发出抛物线式的行程,比如电动车的加速把就是用线性霍尔元件,可以根据磁场的变化使速度从0加到最大,但是磁场强度超过某区间最高点时,速度始终保持不变。

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 霍尔开关

开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、放大器、斯密特触发器和输出级组成。

当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。



使用注意事项


1)仪器使用在测量状态时,调零不起作用或测量磁体无读数,检查供电电源是否正常,其次检查传感器是否损坏,接线是否断裂.检查表面若无发现不良,则仪器内部出现故障,需供应商进行检修.

2)传感器切不可受力,撞击或受挤压,以免损坏.

3)调零时传感器放置在远离磁场的地方,否则会造成测量误差.

4)仪器应避免在不符合使用环境条件下使用.

5)在测量时发现测量数值确实有偏差,可旋开传感器后端的手柄将其中的电位器进行微调以达到正确的测量结果.


维修和维护


1)不能擅自对高斯计进行修理,拆卸和改造.

2)使用规定范围内的电源,禁止与规定范围以外的电源连接.

3)禁止将高斯计及配套传感器掉落地上或给予强烈冲击.

4)禁止用手触摸传感器的探头及先端部位.严格禁止对传感器加热,涂敷粘接剂,粘贴胶布等行为.

5)在直射日光,高温多湿,水,油,粉尘,腐蚀性空气,震动等场所严禁使用高斯计.

6)严格遵守使用温度范围及保存温度范围.

7)禁止避免在高斯计表面出现结露现象(从寒冷的地方急速转移到温暖的地方时出现)时使用高斯计.

8)禁止将高斯计放置在产生磁场的机器,特别是充磁机/退磁机/微波炉/焊接机/电机等.

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