自動檢測技術(shù)第9章--霍耳傳感器課件

1、結(jié)論：霍耳電壓（1）與材料有關(guān) （2）與電流I有關(guān)（3）與磁場B有關(guān)。一、霍耳效應(yīng) 洛倫茲力： 電場強(qiáng)度：得： 霍耳電壓：（電位正電荷受力乘距離）（n-材料中電子濃度）由于（電位正電荷受力）于是：（ *霍耳靈敏度： ） 1.霍耳電壓與霍耳靈敏度2.霍耳系數(shù)與電阻率 霍耳系數(shù)： 將前面霍耳電壓 式中的 1/nq 定義為霍耳系數(shù)RH，即： 有； 。*霍耳系數(shù)RH和霍耳靈敏度KH的關(guān)系：（-材料中載流子遷移率， U-外電壓，U/l-電場強(qiáng)度）電阻率：由得： 對比 對比冷軋硅鋼片圓環(huán)被測電流引腳霍耳元件B隨被測電流變化被測電流固定電流BUH固定電流I）輸出：（實(shí)例之一鉗型電流表：I二、霍耳元件的溫度特

2、性及補(bǔ)償電阻相對變化溫度低-溫度高升溫減小負(fù)溫度系數(shù)升溫增大正溫度系數(shù)溫度低-溫度高霍耳電壓相對變化砷化銦硅鍺碲化銦鍺1.溫度特性2.溫度補(bǔ)償(1)利用輸入回路串電阻進(jìn)行補(bǔ)償U(kuò)HB -+ -等效電路在t度下霍耳系數(shù)：在t度下輸入電阻：由得溫度引起的霍耳電壓增量:顯然,當(dāng) 時(shí),溫度變化不引起的霍耳電壓輸出。結(jié)論：輸入補(bǔ)償電阻數(shù)值：（補(bǔ)償前提： ）(2)利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償U(kuò)HB -+ -等效電路恒流源恒流源在t度下霍耳電壓：在t度下輸出電阻： 對上式求導(dǎo)，令 ，即輸出電壓對溫度t的變化率為零，得：結(jié)論：用負(fù)載進(jìn)行溫度補(bǔ)償 所需負(fù)載電阻為： 三、霍耳元件的零位特性及補(bǔ)償 零位特性：霍耳元件在

3、無外加磁場或無控制電流的情況下輸出霍耳電壓的特性被稱為零位特性。1.不等位電壓 霍耳元件在無外加磁場B、有控制電流I的情況下出現(xiàn)霍耳電壓U0，被稱為不等位電壓。 此時(shí)定義不等位電阻 產(chǎn)生原因：焊接、材料不均勻、接觸不良等。 解決方法：電橋平衡。2.寄生直流電壓 在無外加磁場B、有交流控制電流i的情況下本應(yīng)只出現(xiàn)交流輸出，但卻出現(xiàn)非不等位電壓的直流電壓分量。 產(chǎn)生原因：焊接差引起整流效應(yīng)；焊點(diǎn)熱容不等。 解決方法：改善接觸性能和元件散熱條件。4.自激場零電壓 在無外加磁場B、有控制電流I的情況下，因控制電流I的磁場（自激場）引起的輸出霍耳電壓。 產(chǎn)生原因：電磁感應(yīng) 解決方法：改變輸入輸出引線布置

4、消除電磁干擾。3.感應(yīng)電動勢 在無控制電流I、僅有外加磁場B變化的情況下，在輸出回路中引起的輸出電動勢。 產(chǎn)生原因：霍耳效應(yīng) 解決方法：改變輸入輸出引線布置消除電磁干擾。第二節(jié) 集成霍耳傳感器 利用集成電路制造工藝，將霍耳元件和測量電路集成在一起的傳感器為集成霍耳傳感器。 優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，體積小、重量輕、功耗低、反應(yīng)快。一、開關(guān)型集成霍耳傳感器I1.B=0U2=1U3=1無UH設(shè)計(jì)使IC10U2=0U3=0+-UH0V1通 V2截止V3截止V4通V5V6通V7V8通IU2=1U3=1+-UH0V1截止 V2通V3通V4截止V5V6截止V7V8截止結(jié)論:檢出正向磁場時(shí)傳感器輸出高電平； 檢出負(fù)向磁場或無磁場時(shí)傳感器輸出低電平。3.B0二、線性集成霍耳傳感器霍耳元件輸出模擬電壓功能：把輸入信號的變化成比例地變成輸出模擬電壓變化。差分放大差分放大第三節(jié) 霍耳傳感器的應(yīng)用1.測量磁場通入電流I不變，通過檢測UH獲得磁場B的大小和方向。一、磁場比例性：利用B與UH的比例關(guān)系進(jìn)行測量 2.測量位移 通入電流I不變，將霍耳傳感器放在隨位移變化的磁