第6章磁電式傳感器

第6章磁電式傳感器2/6/20231學(xué)習(xí)目的掌握霍爾傳感器的工作原理與特性，熟悉霍爾傳感器件了解磁敏電阻、磁敏二極管等磁敏元件的工作原理和特性2/6/202326.1概述6.2霍爾式傳感器的工作原理與特性6.3磁敏傳感器

6.4磁電式傳感器的應(yīng)用

本章小結(jié)復(fù)習(xí)思考題主要內(nèi)容返回主目錄2/6/202336.1概述磁電感應(yīng)式傳感器是通過磁電轉(zhuǎn)換將被測非電量（如振動(dòng)、位移、速度等）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。1820年奧斯特首次通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在切割磁通的電路里，產(chǎn)生與磁通變化速率成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢。最簡單的把磁信號轉(zhuǎn)換為電信號的磁電傳感器就是線圈。2/6/202346.1概述隨著科技發(fā)展，現(xiàn)代磁電傳感器已向固體化發(fā)展，它是利用磁場作用在被測物上，使物質(zhì)的電性能發(fā)生變化的物理效應(yīng)制成的，從而使磁場強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號。磁電式傳感器的種類較多，不同材料制作的磁傳感器其工作原理和特性也不相同。本章主要介紹霍爾傳感器以及磁阻元件、磁敏二極管、磁敏晶體管等常用半導(dǎo)體磁傳感器的原理、特性和應(yīng)用。2/6/202351879年，美國物理學(xué)家霍爾經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：如果讓恒定電流通過金屬薄片，并將薄片置于強(qiáng)磁場中，在金屬薄片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生與磁場強(qiáng)度成正比的電動(dòng)勢。這個(gè)現(xiàn)象后來被人們稱為霍爾效應(yīng)。但是由于這種效應(yīng)在金屬中非常微弱，當(dāng)時(shí)并沒有引起人們的重視。1948年以后，由于半導(dǎo)體技術(shù)迅速發(fā)展，人們找到了霍爾效應(yīng)比較明顯的半導(dǎo)體材料，并制成了砷化稼、銻化銦、硅、鍺等材料的霍爾元件。返回本章目錄2/6/20236用霍爾元件做成的傳感器稱為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅骺梢宰龅煤苄。◣讉€(gè)平方毫米），可以用于測量地球磁場，制成電羅盤；將它卡在環(huán)形鐵心中，可以制成大電流傳感器。霍爾傳感器還廣泛用于無刷電動(dòng)機(jī)、高斯計(jì)、接近開關(guān)、微位移測量等。它的最大特點(diǎn)是非接觸測量。返回本章目錄2/6/202376.2霍爾傳感器的工作原理與特性6.2.1霍爾效應(yīng)在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾傳感器。所產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為霍爾電勢。圖6-12/6/202386.2霍爾傳感器的工作原理與特性如圖6-1所示，在長、寬、高分別為L、W、H的半導(dǎo)體薄片的相對兩側(cè)a、b通以控制電流，在薄片垂直方向加以磁場B。設(shè)圖中的材料是N型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電子。在圖示方向磁場的作用下，電子將受到一個(gè)由c側(cè)指向d側(cè)方向力的作用，這個(gè)力就是洛侖茲力。洛侖茲力用表示，大小為：

電子電荷量載流子的運(yùn)動(dòng)速度磁感應(yīng)強(qiáng)度圖6-12/6/20239在洛侖茲力的作用下，電子向d側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積累，c側(cè)則形成正電荷的積累。這樣，c、d兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場,稱為霍爾電場。該電場對電子的作用力與洛侖茲力的方向相反，即阻止電荷的繼續(xù)積累。當(dāng)電場力（）與洛侖茲力大小相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)有

圖6-1霍爾效應(yīng)與霍爾元件所以霍爾電場的強(qiáng)度為（6-2）在c與d兩側(cè)面間建立的電動(dòng)勢差稱為霍爾電勢，用表示當(dāng)材料中的電子濃度為n時(shí)（6-3）2/6/202310設(shè)---霍爾系數(shù)，得設(shè)---霍爾靈敏度，則（6-5）反映材料霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱，是由材料性質(zhì)所決定的一個(gè)常數(shù)大小

霍爾靈敏度，它表示霍爾元件在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的霍爾電勢的大小

（6-6）2/6/202311霍耳電勢與材料的關(guān)系通過以上分析，可以看出⑴霍耳電壓UH大小與材料的性質(zhì)有關(guān)。一般來說，金屬材料n較大，導(dǎo)致RH和KH變小，故不宜做霍耳元件?；舳话悴捎肗型半導(dǎo)體材料。RH=1/nq⑵霍耳電壓UH與元件的尺寸關(guān)系很大，生產(chǎn)元件時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn)：1）根據(jù)式，H愈小，KH愈大，霍耳靈敏度愈高，所以霍耳元件的厚度都比較薄。但H太小，會(huì)使元件的輸入、輸出電阻增加，因此，也不宜太薄。2/6/202312霍耳電勢與材料的關(guān)系2）元件的長寬比對UH也有影響。L/W加大時(shí)，控制電極對霍耳電壓影響減小。但如果L/W過大，載流子在偏轉(zhuǎn)過程中的損失將加大，使UH下降，通常要對式（6-6）加以形狀效應(yīng)修正：(6-7）式（6-7）中，為形狀效應(yīng)系數(shù)，其修正值如下表所示。通常取L/W0.51.01.52.02.53.04.0f(L/W)0.3700.6750.8410.9230.9670.9840.9962/6/202313霍耳電勢與材料的關(guān)系3）霍耳電壓UH與控制電流及磁場強(qiáng)度有關(guān)。根據(jù)式UH正比于I及B。當(dāng)控制電流恒定時(shí)，B愈大，UH愈大。當(dāng)磁場改變方向時(shí)，UH也改變方向。同樣，當(dāng)霍耳靈敏度KH及磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定時(shí)，增加控制I,也可以提高霍耳電壓的輸出。但電流不宜過大，否則，會(huì)燒壞霍耳元件。2/6/2023146.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)霍爾元件是一種四端型器件，如圖6-2所示，它由霍爾片、4根引線和殼體組成。霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片，尺寸一般為4mm×2mm×0.1mm。通常為紅色的兩個(gè)引線A、B為控制電流，C、D兩個(gè)綠色引線為霍爾電勢輸出線。圖6-2霍爾元件2/6/202315主要特征參數(shù)（1）額定控制電流I：使霍爾片溫升10℃所施加的控制電流值。（2）輸入電阻：指控制電極間的電阻值。（3）輸出電阻：指霍爾電勢輸出極之間的電阻值。（4）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁感應(yīng)強(qiáng)度超過時(shí)，霍爾電勢的非線性誤差明顯增大，數(shù)值一般小于零點(diǎn)幾特斯拉。2/6/202316主要特征參數(shù)2/6/202317（5）不等位電勢：在額定控制電流下，當(dāng)外加磁場為零時(shí)，霍爾輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢。它是由于四個(gè)電極的幾何尺寸不對稱引起的，如圖6-3所示。使用時(shí)多采用電橋法來補(bǔ)償不等位電勢引起的誤差。圖6-3霍爾元件的不等位電勢（6）霍爾電勢溫度系數(shù)：在磁感應(yīng)強(qiáng)度及控制電流一定清況下，溫度變化l℃相應(yīng)霍爾電勢變化的百分?jǐn)?shù)。它與霍爾元件的材料有關(guān)，一般為0.1﹪/℃左右。在要求較高場合，應(yīng)選擇低溫漂的霍爾元件。2/6/2023186.2.3集成霍爾傳感器將霍爾敏感元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源等集成于一個(gè)芯片上構(gòu)成霍爾集成傳感器。有些霍爾傳感器的外形與DIP封裝的集成電路相同，故也稱集成霍爾傳感器。類型：分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器。2/6/2023196.2.3集成霍爾傳感器1、霍爾線性集成傳感器

這種線性型傳感器的輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場、電流等的測量、控制。這種傳感器有單端輸出和雙端輸出（差動(dòng)輸出）兩種電路，如圖6-4所示。圖6-4線形霍爾集成傳感器結(jié)構(gòu)2/6/2023202.開關(guān)型霍爾集成傳感器開關(guān)型霍爾集成傳感器由霍爾元件、放大器、施密特整形電路和開關(guān)輸出等部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖6-5所示。當(dāng)有磁場作用在霍爾開關(guān)集成傳感器上時(shí)，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，霍爾元件輸出霍爾電勢，該電壓經(jīng)放大器放大后，送至施密特整形電路。圖6-5霍爾開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2/6/2023212.開關(guān)型霍爾集成傳感器當(dāng)放大后的霍爾電勢大于“開啟”閾值時(shí)，施密特電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使晶體管導(dǎo)通，整個(gè)電路處于開狀態(tài)。圖6-5霍爾開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2/6/2023222.開關(guān)型霍爾集成傳感器當(dāng)磁場減弱時(shí)，霍爾元件輸出的電壓很小，經(jīng)放大器放大后其值仍小于施密特的“關(guān)閉”閾值時(shí)，施密特整形器又翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，使晶體管截止，電路處于關(guān)狀態(tài)。這樣，一次磁場強(qiáng)度的變化，就使傳感器完成一次開關(guān)動(dòng)作。圖6-5霍爾開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2/6/2023232/6/202324

霍耳元件其他符號及代號國產(chǎn)器件常用H代表霍耳元件，后面的字母代表元件的材料，數(shù)字代表產(chǎn)品的序號。如HZ-1元件，說明是用鍺材料制成的霍耳元件；HT-1元件，說明是用銻化銦（InSb）材料制成的元件。

II返回本章目錄2/6/2023256.3 磁敏傳感器6.3.1磁敏電阻1.磁阻效應(yīng)磁敏電阻是利用磁阻效應(yīng)制成的一種磁敏元件。將一載流導(dǎo)體置于外磁場中，除了產(chǎn)生霍爾效應(yīng)外，其電阻也會(huì)隨磁場變化，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。2/6/2023266.3 磁敏傳感器在沒有外加磁場時(shí)，磁阻元件的電流密度矢量，如圖6-8a所示。當(dāng)磁場垂直作用在磁阻元件表面上時(shí)，由于霍爾效應(yīng)，使得電流密度矢量偏移電場方向某個(gè)霍爾角，如圖6-8b所示。這使電流流通的途徑變長，導(dǎo)致元件兩端金屬電極間的電阻值增大。電極間的距離越長，電阻的增長比例就越大，所以在磁阻元件的結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)是把基片切成薄片，然后用光刻的方法插入金屬電極和金屬邊界。圖6-8磁阻元件工作原理示意圖2/6/202327磁阻效應(yīng)的表達(dá)式當(dāng)溫度恒定，在弱磁場范圍內(nèi)，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比。對于只有電子參與導(dǎo)電的最簡單情況，理論推出磁阻效應(yīng)的表達(dá)式為磁感應(yīng)強(qiáng)度電子遷移率磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)的電阻率（6-8）2/6/202328磁阻效應(yīng)的表達(dá)式設(shè)電阻率的變化為則電阻率的相對變化為（6-9）由上式可知，磁場一定，遷移率高的材料磁阻效應(yīng)明顯。InSb（銻化銦）和InAs（砷化銦）等半導(dǎo)體的載流子遷移率都很高，更適合于制作磁敏電阻。2/6/2023292.磁敏電阻的形狀磁阻效應(yīng)除與材料有關(guān)外，還與磁阻器件的幾何形狀及尺寸密切相關(guān)在恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁敏電阻的長與寬的比越小，電阻率的相對變化越大?？紤]到形狀影響時(shí)，電阻率的相對變化與磁感應(yīng)強(qiáng)度和遷移率的關(guān)系可用下式近似表示

（6-10）2/6/2023302.磁敏電阻的形狀式中—形狀效應(yīng)系數(shù)，L,b分別為磁阻器件的長度和寬度。除長方形磁阻器件外，還有圓盤形磁阻器件，其中心和邊緣各有一個(gè)電極，如圖6-9所示。這種圓盤形磁阻器件稱為科爾比諾圓盤。這時(shí)的效應(yīng)稱科爾比諾效應(yīng)。因?yàn)閳A盤的磁阻最大，故大多磁阻器件做成圓盤結(jié)構(gòu)。圖6-9磁敏電阻的形狀2/6/202331磁阻元件2/6/2023323.磁敏電阻的基本特性(1)B-R特性。它由無磁場時(shí)的電阻和磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)的電阻來表示。隨元件形狀不同而異，約為數(shù)十歐至數(shù)千歐，隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化而變化。圖6-10為磁敏電阻的特性曲線。在0.1T以下的弱磁場中，曲線呈現(xiàn)平方特性，而超過0.1T后呈現(xiàn)線性變化。圖6-10磁敏電阻的B-R特性2/6/202333（2）靈敏度K磁敏電阻的靈敏度可由下式表示：（6-11）式中——磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.3T時(shí)的值；——無磁場時(shí)的電阻值。一般情況下，磁敏電阻的靈敏度K≥2.7。2/6/202334（3）溫度系數(shù)磁敏電阻的溫度系數(shù)約為-2％/℃，這個(gè)值較大。為補(bǔ)償磁敏電阻的溫度特性，可采用兩個(gè)元件串聯(lián)成對使用，用差動(dòng)方式工作。2/6/2023356.3.2磁敏二極管

磁敏二極管是一種磁電轉(zhuǎn)換的元件，可以將磁信息轉(zhuǎn)換成電信號.特點(diǎn)：具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、輸出功率大及性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。應(yīng)用：它可廣泛應(yīng)用于磁場的檢測、磁力探傷、轉(zhuǎn)速測量、位移測量、電流測量、無觸點(diǎn)開關(guān)和無刷直電流電機(jī)等許多領(lǐng)域。

2/6/2023361.磁敏二極管的結(jié)構(gòu)磁敏二極管是PN

結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件，有硅磁敏二極管和鍺磁敏二極管兩種，結(jié)構(gòu)如圖6-11所示。在高純度鍺半導(dǎo)體的兩端用合金法制成高摻雜的P型和N型兩個(gè)區(qū)域，在P、N之間有一個(gè)較長的本征區(qū)I

，本征區(qū)I的一面磨成光滑的復(fù)合表面（為I區(qū)），另一面打毛，成為高復(fù)合區(qū)（r區(qū)），因?yàn)殡娮?空穴對易于在粗糙表面復(fù)合而消失。當(dāng)通以正向電流后就會(huì)在P、I、N結(jié)之間形成電流。由此可知，磁敏二極管是PIN型的。圖6-11磁敏二極管結(jié)構(gòu)示意圖2/6/2023371.磁敏二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管區(qū)別：普通二極管PN結(jié)的基區(qū)很短，以避免載流子在基區(qū)復(fù)合，磁敏二極管的PN結(jié)卻有很長的基區(qū)，大于載流子的擴(kuò)散長度，但基區(qū)是由接近本征半導(dǎo)體的高阻材料構(gòu)成。圖6-11磁敏二極管結(jié)構(gòu)示意圖2/6/2023382.工作原理磁敏二極管在磁場強(qiáng)度的變化下，其電流發(fā)生變化，于是就實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。且I區(qū)和r區(qū)的復(fù)合能力之差越大，磁敏二極管的靈敏度就越高。圖6-12磁敏二極管工作原理示意圖2/6/2023393.磁敏二極管的主要特性（1）磁電特性：在給定條件下，磁敏二極管的輸出電壓變化量與外加磁場間的變化關(guān)系。圖6-13給出磁敏二極管單個(gè)使用和互補(bǔ)使用時(shí)的磁電特性曲線。圖6-13磁敏二極管磁電特性曲線正向磁靈敏度大于反向互補(bǔ)使用時(shí)，正、反向磁靈敏度曲線對稱，且在弱磁場下有較好的線性2/6/202340（2）伏安特性在給定磁場情況下，磁敏二極管兩端正向偏壓和通過它的電流的關(guān)系曲線。如圖6-14所示。不同種類的磁敏二極管伏安特性也不同。圖6-14磁敏二極管伏安特性曲線2/6/202341（3）溫度特性一般情況下，磁敏二極管受溫度的影響較大。反映磁敏二極管的溫度特性好壞，也可用溫度系數(shù)來表示。硅磁敏二極管在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的溫度系數(shù)小于＋20mV／℃，的溫度系數(shù)小于0.6%/℃。而鍺磁敏二極管的溫度系數(shù)小于-60mV／℃，的溫度系數(shù)小于1.5%/℃。所以，規(guī)定硅管的使用溫度為-40～＋85℃，而鍺管則現(xiàn)定為-40～＋65℃。指在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，輸出電壓變化量（或無磁場作用時(shí)輸出電壓）隨溫度變化的規(guī)律，如圖6-15所示。圖6-15磁敏二極管溫度特性2/6/202342（4）頻率特性硅磁敏二極管的響應(yīng)時(shí)間，幾乎等于注入載流子漂移過程中被復(fù)合并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間。所以，頻率響應(yīng)時(shí)間與載流子的有效壽命相當(dāng)。硅管的響應(yīng)時(shí)間小于，即響應(yīng)頻率高達(dá)1MHz。鍺磁敏二極管的響應(yīng)頻率小于10kHz,如圖6-16所示。圖6-16鍺磁敏二極管頻率特性2/6/2023436.3.3磁敏晶體管1.

磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)工作原理

磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)和符號如圖6-17所示。NPN型磁敏晶體管是在弱P型近本征半導(dǎo)體上，用合金法或擴(kuò)散法形成三個(gè)結(jié)——即發(fā)射結(jié)、基極結(jié)、集電結(jié)所形成的半導(dǎo)體元件。其最大特點(diǎn)是基區(qū)較長，在長基區(qū)的側(cè)面制成一個(gè)復(fù)合率很高的高復(fù)合區(qū)。在區(qū)的對面保持光滑的無復(fù)合的鏡面，長基區(qū)分為輸運(yùn)基區(qū)和復(fù)合基區(qū)兩部分。圖6-17磁敏晶體管結(jié)構(gòu)與符號2/6/2023442.工作原理磁敏晶體管的基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長度，因而注入的載流子除少部分輸入到集電極外，大部分通過e-I-b而形成基極電流當(dāng)受到正向磁場作用時(shí)，由于洛侖茲力作用，載流子向發(fā)射結(jié)一側(cè)偏轉(zhuǎn)，從而使集電極電流明顯下降當(dāng)受反向磁場作用時(shí)，載流子在洛侖茲力作用下，向集電結(jié)一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電極電流增大圖6-18磁敏晶體管工作原理示意圖2/6/2023452.工作原理由此可以看出，磁敏晶體管工作原理與磁敏二極管完全相同。在正向或反向磁場作用下，會(huì)引起集電極電流的減少或增加。因此，可以用磁場方向控制集電極電流的增加或減少，用磁場的強(qiáng)弱控制集電極電流的增加或減少的變化量。2/6/2023463.磁敏晶體管的主要特性（1）磁電特性:磁電特性是磁敏晶體管最重要的工作特性之一。例如，國產(chǎn)NPN型3BCM鍺磁敏晶體管的磁電特性曲線如圖6-19所示。在弱磁場作用下，曲線接近一條直線。圖6-193BCM的磁電特性2/6/202347（2）伏安特性磁敏晶體管的伏安特性類似普通晶體管的伏安特性曲線。圖6-20a為不受磁場作用時(shí)磁敏晶體管的伏安特性曲線圖6-20b給出了磁敏晶體管在基極恒流條件下（）集電極電流的變化的特性曲線。圖6-20磁敏晶體管伏安特性曲線2/6/202348（3）溫度特性磁敏晶體管對溫度也是敏感的。3ACM、3BCM磁敏晶體管的溫度系數(shù)為0.8％/℃；3CCM磁敏晶體管的溫度系數(shù)為-0.6％/℃。3BCM的溫度特性曲線如圖6-21所示。

圖6-213BCM磁敏晶體管的溫度特性返回本章目錄2/6/2023496.4磁電式傳感器的應(yīng)用6.4.1霍爾傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)：霍爾傳感器結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、體積小、壽命長、線性度好、頻帶寬。應(yīng)用：用于測量磁感應(yīng)強(qiáng)度、電功率、電能、大電流、微氣隙中的磁場；2/6/2023506.4磁電式傳感器的應(yīng)用應(yīng)用：用以制成磁讀頭、磁羅盤、無刷電機(jī)；用于無觸點(diǎn)發(fā)信，做接近開關(guān)、霍爾電鍵；用于制成乘、除、平方、開方等計(jì)算元件；用于制作微波電路中的環(huán)行器、隔離器等等。至于再經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換、用于非磁量的檢測和控制，霍爾元件的應(yīng)用領(lǐng)域就更廣泛了，如測量微位移、轉(zhuǎn)速、加速度、振動(dòng)、壓力、流量、液位等等。2/6/202351把探頭放在待測磁場中，探頭的磁敏感面要與磁場方向垂直。控制電流由恒流源（或恒壓源）供給，用電表或電位差計(jì)來測量霍爾電動(dòng)勢。根據(jù)，若控制電流不變，則霍爾輸出電動(dòng)勢正比于磁場.1.磁場測量

（微磁場測量）2/6/2023522/6/2023532.電流測量（電流計(jì)）由霍爾元件構(gòu)成的電流傳感器具有測量為非接觸式、測量精度高、不必切斷電路電流、測量的頻率范圍廣（從零到幾千赫茲）、本身幾乎不消耗電路功率等特點(diǎn)。2/6/2023542.電流測量（電流計(jì)）

根據(jù)安培定律，在載流導(dǎo)體周圍將產(chǎn)生一正比于該電流的磁場。用霍爾元件來測量這一磁場，可得到一正比于該磁場的霍爾電動(dòng)勢。通過測量霍爾電動(dòng)勢的大小來間接測量電流的大小，這就是霍爾鉗形電流表的基本測量原理。如圖6-22。圖6-22霍爾元件測量電流2/6/2023552/6/2023562/6/2023572/6/2023583.霍爾轉(zhuǎn)速表在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線性形霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后就可以確定被測物的轉(zhuǎn)速。如圖6-23所示。轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：圖6-23霍爾轉(zhuǎn)速表齒盤的齒數(shù)輸出脈沖數(shù)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）2/6/2023592/6/2023604.角位移測量儀當(dāng)不同時(shí)，霍爾電勢也不同。霍爾角位移測量儀結(jié)構(gòu)如圖6-24所示?；魻柶骷c被測物連動(dòng)，而霍爾器件又在一個(gè)恒定的磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，于是霍爾電勢就反映了轉(zhuǎn)角的變化。不過，這個(gè)變化是非線性的（正比于)，若要求與成線性關(guān)系，必須采用特定形狀的磁極。當(dāng)霍爾元件與磁場方向不垂直，而是與其法線成某一角度時(shí)，這時(shí)霍爾電勢（6-13）圖6-24角位移測量儀2/6/2023615.接近開關(guān)當(dāng)霍爾元件通以恒定的控制電流，且有磁體近距離接近霍爾元件