霍爾流體速度傳感器a課件

霍爾流體速度傳感器項(xiàng)目成員：肖龍胡蘇楊深化指導(dǎo)老師：左安友

4/3/20231現(xiàn)狀分析4/3/20232目前普遍使用的流體速度傳感器4/3/20233本圖為螺旋槳式流體速度傳感器4/3/20235本圖為電子測(cè)風(fēng)儀的實(shí)物圖4/3/20236對(duì)以上傳感器的分析雖然傳統(tǒng)的流體速度傳感器可以分為三杯式和螺旋槳式但其本質(zhì)都是通過(guò)將流體速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為軸承的角速度信號(hào)所以存在以下缺點(diǎn)：1.受作用葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)會(huì)對(duì)被測(cè)流體形成擾動(dòng)，影響精確測(cè)量。2.受作用葉片本身質(zhì)量較大，當(dāng)流體速度較小時(shí)不能引起它轉(zhuǎn)動(dòng)，從而精密程度受到限制。3.本身的轉(zhuǎn)動(dòng)式構(gòu)造限制了以上傳感器的尺寸，不利于傳感器向小型化發(fā)展。4/3/20237初期設(shè)計(jì)的缺陷如圖紅色區(qū)域內(nèi)：由于制作工藝的問(wèn)題可能導(dǎo)致使用滑動(dòng)變阻器達(dá)不到預(yù)想的精度。4/3/20239修改后的方案圖其中：1.聯(lián)接掛墜2.翼形板3.刀口4.沉重板5.銅杠桿（頂端裝有型95A型集成霍爾器件）6.磁鐵盒7.磁鐵（N極相對(duì)放置）8.調(diào)節(jié)架。

4/3/202310本設(shè)計(jì)的理論支撐1.伯努利方程：p+ρgh+(1/2)*ρv^2=常量即流速高處壓力低，流速低處壓力高。2.霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差。

4/3/202311實(shí)施方案

如圖當(dāng)流體流過(guò)翼形板2時(shí)因?yàn)橐硇伟迳媳砻婷娣e小于下表面面積從而引起沉重板4向下彎曲。此時(shí)銅杠桿5也向下倒從而引起霍爾器件中的電位變化，通過(guò)單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理使流體速度顯示在數(shù)碼管上。

4/3/202313原理詳解1此圖為圖1中（5）、（6）、（7）部分的原理圖磁鐵間隙內(nèi)中心截面柱的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，霍爾元件處于該處時(shí)，輸出的霍爾電勢(shì)差為零，當(dāng)霍爾元件偏離中心沿Z軸發(fā)生位移時(shí)，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度不再為零，霍爾元件也就產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)差輸出，其大小可以用數(shù)字電壓表測(cè)量。由此可以將霍爾電勢(shì)差為零時(shí)元件所處的位置作為位移參考零點(diǎn)。從而確定了霍爾電勢(shì)差與位移之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)位移量小于2mm時(shí)，這一對(duì)應(yīng)關(guān)系具有良好的線性。4/3/202314原理詳解2由以下方程可以測(cè)得翼型板所受重力與翼型板受液體作用力的合力Mg。其中：d為兩刀口之間的距離，a為承重板的厚度，b為承重板的寬度，△Z為承重板中心由于外力作用而下降的距離（由霍爾元件傳出的電勢(shì)差確定），Y為承重板的楊氏模量。4/3/202315預(yù)期成果1.獲取國(guó)家專(zhuān)利一項(xiàng)2.制作出實(shí)物3.研究總結(jié)報(bào)告一份4/3/202317項(xiàng)目可行性評(píng)估1.本項(xiàng)目成員及指導(dǎo)老師有信心有能力完成本項(xiàng)目。2.本項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。3.本項(xiàng)目所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備均為理學(xué)院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備：FD-HY-I楊氏模量實(shí)驗(yàn)儀4/3/202318本項(xiàng)目可行性評(píng)估4.項(xiàng)目成員有過(guò)參加電子設(shè)計(jì)大賽的經(jīng)歷，可以完成單片機(jī)編程及電路設(shè)計(jì)。5.項(xiàng)目成員有過(guò)專(zhuān)利申請(qǐng)經(jīng)歷，對(duì)申請(qǐng)專(zhuān)利的流程比較了解，可以完成本項(xiàng)目的專(zhuān)利申請(qǐng)。本圖為硅壓力傳感器4/3/202319經(jīng)費(fèi)預(yù)算項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)專(zhuān)