标签: 霍尔元件

人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。按被检测的对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用。直接应用是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，间接应用是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它将许多非电、非磁的物理量，如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 (1)测量电流强度。将霍尔器件的输出(必要时可进行放大)送到经校准的显示器上，即可由霍尔输出电压的数值直接得出被测电流值。这种方式的优点是结构简单，测量结果的精度和线性度都较高。可测直流、交流和各种波形的电流。在现在的工业现场，霍尔电流传感器是电流检测的产品。 (2)测量微小位移。若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压UH值只由它在该磁场中的位移量来决定。产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。用霍尔元件测量位移具有灵敏度高，惯性小、频响快、工作可靠、寿命长等优点，但工作距离较小。以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 (3)压力传感器。霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成,加.上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压UH。由事先校准的P~f(UH)曲线即可得到被测压力P的值。 (4)车用传感器。车用传感器是电子控制系统的主要组成部分之一，在实现车辆电子化中占有举足轻重的地位。一辆电子控制系统比较完整的豪华轿车中，几乎可以有20~30个霍尔传感器用于汽车工作状态的测量和控制。另外，霍尔效应传感器还可用于车用导航系统，变速器控制，汽车生产线自动控制，以及公路挠性路面的检测等。随着车辆电子化的发展，对车用传感器开展以下几个方面的研究开发:环境检测用传感器:主要集中研究开发采用微波的抗振雷达，采用红外线的障碍检测装置，采用超声波和CCD摄像机相结合的距离监测装置，采用微波与红外线和摄像机相结合的视觉放大系统。路况检测用传感器:主要研究开发监测与判断轮胎与路面的各种参数等方面的传感器。车辆状态检测用传感器:主要研究开发用于车速和角速度测量的传感器。未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。 (5)电磁无损探伤。钢丝绳作为起重、运输、提升及承载设备中的重要构件，被应用于矿山、运输、建筑、旅游等行业，但由于使用环境恶劣，在它表面会产生断丝、磨损等各种缺陷，所以，及时对钢丝绳探伤检测显得尤为重要。霍尔效应无损探伤方法安全、可靠、实用，被应用在设备故障诊断、材料缺陷检测之中。其探伤原理是建立在铁磁性材料的高磁导率特性之上。采用霍尔元件检测该泄漏磁场的信号变化，可以有效地检测出缺陷存在。 (6)磁流体发电。其基本原理就是利用等离子体的霍尔效应，即在横向磁场作用下使通过磁场的等离子体正、负带电粒子分离后积聚于两个极板形成电源电动势。这种新型的高效发电方式，通过燃料燃烧发出的热能使气体变成高温高压的等离子体流而转换成电能，既提高了热能利用效率又满足了环保的要求。磁流体发电技术，可能是今后取代火力发电的一个方向，磁流体发电发展前景广阔。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应是磁电效应的一种，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流 Ic ，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁感应强度为 B 的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向，将产生一个电势 VH ，称其为霍尔电势，其大小正比于控制电流 I 。 霍尔传感器的特点 ： 霍尔传感器不论是开环还是闭环原理，基本的性能区别不大，基本的优点在于：响应时间快、低温漂、精度高、体积小、频带宽、抗干扰能力强、过载能力强。 霍尔传感器的作用 ： 霍尔传感器可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用，霍尔元件是应用霍尔效应的半导体，一般用于电机中测定转子转速，如录像机的磁鼓，电脑中的散热风扇等；已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，可以测量磁场强度和电流等物理量。霍尔效应是指，当电流通过一块导体时，如果该导体置于垂直于电流方向的磁场中，就会在导体两侧出现一定的电势差，这就是霍尔效应。霍尔元件可以利用霍尔效应测量磁场的大小和方向。 半导体材料制作的霍尔元件被广泛应用于电动汽车、磁记录、电流测量、电机控制等领域。例如，在电动汽车中，霍尔元件可以测量电机转速和转向，从而实现电机的精准控制；在磁记录中，霍尔元件可以测量读写头的位置和速度，从而实现高效的数据读写。 使用半导体材料制作霍尔元件具有高精度、高灵敏度、小尺寸和易于集成等优点，在电动汽车、磁记录、电流测量、电机控制等领域具有广泛的应用前景。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，可以测量磁场强度和电流等物理量。霍尔效应是指，当电流通过一块导体时，如果该导体置于垂直于电流方向的磁场中，就会在导体两侧出现一定的电势差，这就是霍尔效应。霍尔元件可以利用霍尔效应测量磁场的大小和方向。 使用半导体材料制作的霍尔元件有以下几个优点： 1 、高精度：半导体材料的电子迁移率高，能够保证电子传输的准确性和稳定性，从而提高了霍尔元件的精度。 2 、高灵敏度：半导体材料的灵敏度比金属材料高，可以更加准确地测量磁场强度和电流等物理量。 3 、小尺寸：半导体材料可以制成非常小的器件，可以在微型化、轻量化的应用中发挥重要作用。 4 、易于集成：半导体材料与传统的半导体工艺兼容，易于集成到电路中。

实验目的： 1.观察亥姆霍兹线圈中间磁场的均匀性，验证磁场 叠加原理 。 2.了解一种得到 均匀磁场 的实验室方法。 实验原理 ： 亥姆霍兹线圈是由两个相同的线圈同轴放置，其中心间距等于线圈的半径。将两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，并在一定区域形成近似均匀的磁场；通以 反向电流 时，则叠加使磁场减弱，以至出现磁场为零的区域。 给 霍尔元件 通以恒定电流时，它在磁场中会感应出霍尔电压，霍尔电压的高低与霍尔元件所在处的 磁感应强度 成正比，因而可以用霍耳元件测量磁场。本实验中电子屏显示的就是放大后霍尔电压的数值，它的变化规律与所在处磁场的变化规律一致。 注意事项 ： 1.在线圈没有接通时，将显示器调零； 2.转动手柄时需缓慢； 3.线圈通电电流不能过大，时间不能太长，以免烧毁线圈； 4.线圈通电时，不要触及电键，以确保安全。