霍爾傳感器 測(cè)速原理：霍爾傳感器測(cè)速原理.doc

現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)論文
測(cè)控11-2班
范國(guó)霞
緒論
現(xiàn)代技術(shù)關(guān)于速度的測(cè)量方法多種多樣，其中包括線速度和角速度兩個(gè)方面，速度和轉(zhuǎn)速測(cè)量在工業(yè)農(nóng)業(yè)、國(guó)防中有很多應(yīng)用，如汽車、火車、輪船及飛機(jī)等行駛速度測(cè)量；發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等輸出軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量等等。其中有微積分轉(zhuǎn)換法，線速度與角速度轉(zhuǎn)換方法，時(shí)間位移方法等等，下面我所介紹的是霍爾傳感器對(duì)于速度的測(cè)量方法?；魻柺絺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)原理設(shè)計(jì)的傳感器.
關(guān)鍵字：霍爾效應(yīng)，霍爾傳感器
霍爾傳感器
霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，但由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒(méi)有得到應(yīng)用，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，由于他的霍爾效應(yīng)顯著而得到了應(yīng)用和發(fā)展。在了解霍爾傳感器之前先了解一下什么是霍爾元件以及它的基本特性。
霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它是由霍爾片、四根引線和殼體組成的，如圖1所示。
圖1
霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片，引出四根引線：1、1ˊ兩根引線加激勵(lì)電壓或電流，稱激勵(lì)電極；2、2ˊ引線為霍爾輸出引線，稱霍爾電極。霍爾元件的殼體是用非到此金屬、陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝的。在電路中，霍爾元件一般可用兩種符號(hào)表示，如圖1（b）所示。
霍爾元件的基本特性
（1）額定激勵(lì)電流和最大允許激勵(lì)電流    當(dāng)霍爾元件自身溫度升高10℃所流過(guò)的激勵(lì)電流成為額定激勵(lì)電流。以元件允許最大溫升為限定的激勵(lì)電流稱為最大允許激勵(lì)電流。因霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增加而線性增加，所以使用中希望選用盡可能大的激勵(lì)電流，因而需要知道元件的最大允許激勵(lì)電流。
（2）輸入電阻和輸出電阻     激勵(lì)電極間的電阻稱為輸入電阻?；魻栯姌O輸出電勢(shì)對(duì)電路外部來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電源內(nèi)阻即為輸出電阻。
（3）不等位電勢(shì)及不等為電阻      當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這是測(cè)得的空載電勢(shì)稱為不等位電勢(shì)。
（4）寄生直流電勢(shì)      再外加磁場(chǎng)為零、霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí)，霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外，還有一直流電勢(shì)，稱為寄生直流電勢(shì)。
（5）霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)      在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流下溫度每變化1℃時(shí)，霍爾電勢(shì)變化的百分率稱為霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)。他同時(shí)也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。
霍爾傳感器測(cè)速原理：
　電流的測(cè)量采用磁平衡式霍爾電流傳感器 傳感器可測(cè)量從直流到100kHz的交流量在自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中,常需要測(cè)量和顯示有關(guān)電參量。目前大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)仍采用變壓器式電壓、電流互感器,由于互感器的非理想性,使得變比和相位測(cè)量都存在較大的誤差,常需要采用硬件或軟件的方法補(bǔ)償,從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。　　采用霍爾檢測(cè)技術(shù),可以克服互感器這些缺點(diǎn),能測(cè)量從直流到上百千赫茲的各種形狀的交流信號(hào),并且達(dá)到原副邊不失真?zhèn)鬟f,同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)主電路回路和電子控制電路的隔離,霍爾傳感器的輸出可直接與單片機(jī)接口。　　因此霍爾傳感器已廣泛應(yīng)用于微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)及智能儀表中,是替代互感器的新一代產(chǎn)品。在此提出了利用霍爾傳感器對(duì)電參量特別是對(duì)高電壓、大電流的參數(shù)的測(cè)量。l測(cè)量原理 　霍爾效應(yīng)原理 　　如圖所示,一個(gè)N型半導(dǎo)體薄片,長(zhǎng)度為L(zhǎng),寬度為S,厚度為d,在垂直于該半導(dǎo)體薄片平面的方向上,施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng),若在長(zhǎng)度方向通以電流Ic則運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫茲力的作用,正負(fù)電荷將分別沿垂直于磁場(chǎng)和電流的方向向?qū)w兩端移動(dòng),并在導(dǎo)體兩端形成一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)UH,這就是霍爾電動(dòng)勢(shì)(或稱之為霍爾電壓),這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栯妷旱拇笮H=RIB/d=KHICB,其中R為霍爾常數(shù)；KH為霍爾元件的乘積靈敏度。2用霍爾傳感器測(cè)量電參量的原理 　　由霍爾電壓公式可知：對(duì)于一個(gè)成型的霍爾傳感器,乘積靈敏度KH是一恒定值,則UHICB,只要通過(guò)測(cè)量電路測(cè)出UH的大小,在B和IC兩個(gè)參數(shù)中,已知一個(gè),就可求出另一個(gè),因而任何可轉(zhuǎn)換成B或J的未知量均可利用霍爾元件來(lái)測(cè)量,任何轉(zhuǎn)換成B和I乘積的未知量亦可進(jìn)行測(cè)量。電參量的測(cè)量就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)的。　　若控制電流IC為常數(shù)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與被測(cè)電流成正比，就可以做成霍爾電流傳感器測(cè)電流，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B為常數(shù)，IC與被測(cè)電壓成正比，可制成電壓傳感器測(cè)電壓，利用霍爾電壓、電流傳感器可測(cè)交流電的功率因數(shù)、電功率和交流電的頻率。　由UH=KICB可知：若IC為直流，產(chǎn)生磁場(chǎng)B的電流IO為交流時(shí)，UH為交流；若IO亦為直流，則輸出也為直流。當(dāng)IC為交流，IO亦為直流時(shí)，輸出與IC同頻率的交流且其幅值與被測(cè)直流IO大小成正比，改變被測(cè)電流IO的方向，輸出電壓UH極性隨之改變。故利用霍爾傳感器，既可對(duì)直流量進(jìn)行測(cè)量，亦可對(duì)交流量進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 　　檢測(cè)系統(tǒng)

霍爾傳感器 測(cè)速原理：霍爾傳感器測(cè)速原理

霍爾傳感器測(cè)速原理：

?
電流的測(cè)量采用磁平衡式霍爾電流
傳感
器

傳感器
可測(cè)量從直流到
100kHz
的交流量在自
動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中
,
常需要測(cè)量和顯示有關(guān)電參量。目前大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)仍采用
變壓器
式電壓、
電流互感器
,
由于互感器的非理想性
,
使得變比和相位測(cè)量都存在較大的誤差
,
常需要采用硬
件或軟件的方法補(bǔ)償
,
從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

?
?
采用霍爾檢測(cè)技術(shù)
,
可以克服互感器這些缺點(diǎn)
,
能測(cè)量從直流到上百千赫茲的各種形狀的
交流信號(hào)
,
并且達(dá)到原副邊不失真?zhèn)鬟f
,
同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)主
電路
回路和電子
控制
電路的隔離
,
霍
爾傳感器的輸出可直接與
單片機(jī)
接口。

?
?
因此霍爾傳感器已廣泛應(yīng)用于微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)及智能儀表中
,
是替代互感器的新一代產(chǎn)
品。在此提出了利用霍爾傳感器對(duì)電參量特別是對(duì)高電壓、大電流的參數(shù)的測(cè)量。

l
測(cè)量原理

?

?
1
霍爾效應(yīng)原理

?
?
如圖
1
所示
,
一個(gè)
N
型半導(dǎo)體薄片
,
長(zhǎng)度為
L,
寬度為
S,
厚度為
d,
在垂
直于該半導(dǎo)體薄片平面的方向上
,
施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B
的磁場(chǎng)
,
若在長(zhǎng)度方向通以電流
Ic
則運(yùn)
動(dòng)電荷受到洛倫茲力的作用
,
正負(fù)電荷將分別沿垂直于磁場(chǎng)和電流的方向向?qū)w兩端移動(dòng)
,
并
在導(dǎo)體兩端形成一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)
UH,
這就是霍爾電動(dòng)勢(shì)
(
或稱之為霍爾電壓
),
這種現(xiàn)象稱
為霍爾效應(yīng)。霍爾電壓的大小
UH=RIB/d=KHICB,
其中
R
為霍爾常數(shù)；
KH
為霍爾元件的乘
積靈敏度。

?
?
2
用霍爾傳感器測(cè)量電參量的原理

?
?
由霍爾電壓公式可知：對(duì)于一個(gè)成型的霍爾傳
感器
,
乘積靈敏度
KH
是一恒定值
,
則
UH
∝
ICB,
只要通過(guò)測(cè)量電路測(cè)出
UH
的大小
,
在
B
和
IC
兩個(gè)參數(shù)中
,
已知一個(gè)
,
就可求出另一個(gè)
,
因而任何可轉(zhuǎn)換成
B
或
J
的未知量均可利用霍爾元件
來(lái)測(cè)量
,
任何轉(zhuǎn)換成
B
和
I
乘積的未知量亦可進(jìn)行測(cè)量。電參量的測(cè)量就是根據(jù)這一原理實(shí)
現(xiàn)的。

?
?
若控制電流
IC
為常數(shù)，磁感應(yīng)強(qiáng)度
B
與被測(cè)電流成正比，就可以做成霍爾電流傳感器
測(cè)電流，若磁感應(yīng)強(qiáng)度
B
為常數(shù)，
IC
與被測(cè)電壓成正比，可制成電壓傳感器測(cè)電壓，利用
霍爾電壓、電流傳感器可測(cè)交流電的功率因數(shù)、電功率和交流電的頻率。

霍爾傳感器 測(cè)速原理：霍爾傳感器測(cè)速工作原理

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2022西安工業(yè)配件及用品展覽會(huì)

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芯片級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航與慣導(dǎo)融合高精度通導(dǎo)一體化模組解決方案發(fā)布！

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愛(ài)立信公司提出應(yīng)對(duì)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全挑戰(zhàn)的8條建議

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2022上海國(guó)際衛(wèi)星技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)

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2022中國(guó)(上海)智慧工地裝備博覽會(huì)

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2022上海智慧工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)設(shè)施及技術(shù)展覽會(huì)

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吉隆坡下議院：向智慧農(nóng)業(yè)過(guò)渡需要時(shí)間才能產(chǎn)生積極影響

新聞來(lái)源：吉隆坡下議院    2021-10-13    共有: 77 瀏覽
 馬來(lái)西亞吉隆坡（10 月 12 日）：周二，下議院獲悉，從傳統(tǒng)技術(shù)向智能農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代技術(shù)的過(guò)渡不會(huì)突然發(fā)生，而是分階段對(duì)目標(biāo)群體產(chǎn)生積極影響。農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)部副部長(zhǎng)拿督斯里艾哈邁德哈姆扎表示，智能農(nóng)業(yè)主要用于新領(lǐng)域，難以從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

自連通信產(chǎn)品讓各類醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備“無(wú)線化”

新物聯(lián)號(hào)：自連科技                              2021-10-13    共有: 72 瀏覽
 自連無(wú)線通信產(chǎn)品，賦能醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備“無(wú)線化”，便捷性和靈活性升級(jí)

印度智慧農(nóng)業(yè)智能農(nóng)場(chǎng)的未來(lái)

新聞來(lái)源：GreenSat CEO    2021-10-13    共有: 104 瀏覽
 智慧農(nóng)業(yè)是印度2021年最火爆的行業(yè)，今年前6個(gè)月共收到500多筆交易101億美元的資金，其中40%以上的資金用于以下主要領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和研究重點(diǎn)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域正在使“印度農(nóng)民”成為“聰明的農(nóng)民”。

招展收官在即| AI賦能傳感器技術(shù)，讓智能設(shè)備更好地“感知”世界！

新聞來(lái)源：高交會(huì)組委會(huì)    2021-10-13    共有: 94 瀏覽
 作為一年一度的國(guó)家級(jí)行業(yè)科技盛宴，中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)的信息技術(shù)與產(chǎn)品展（簡(jiǎn)稱“IT展”）是高交會(huì)中規(guī)模最大的專業(yè)產(chǎn)品展，同時(shí)也是行業(yè)風(fēng)向標(biāo)、技術(shù)風(fēng)向標(biāo)、創(chuàng)新風(fēng)向標(biāo)，將集中展示全球新一代信息技術(shù)。第二十三屆高交會(huì)“IT展”以“創(chuàng)新科技，美好未來(lái)”為主題，設(shè)置展示領(lǐng)域包括5G商用及物聯(lián)網(wǎng)、IT抗疫科技、人工智能、智能駕駛、IT運(yùn)動(dòng)健康、智能家居、智能制造、芯片技術(shù)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算、信息安全、區(qū)

安森美將舉辦一系列電源在線直播，解決電源能效設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

新物聯(lián)號(hào)：科技前沿                              2021-10-13    共有: 93 瀏覽
 領(lǐng)先于智能電源和智能感知技術(shù)的安森美(onsemi，美國(guó)納斯達(dá)克股票代號(hào)：ON)，將針對(duì)當(dāng)今工程師面臨的一些最緊迫的電源能效挑戰(zhàn)舉辦一系列電源在線直播。

防酸堿液位顯示器

新物聯(lián)號(hào)：萬(wàn)和儀表                              2021-10-13    共有: 61 瀏覽
 當(dāng)變送器單獨(dú)用于井下測(cè)量，防酸堿液位顯示器二、試運(yùn)行----為確保變送器能夠穩(wěn)定準(zhǔn)確的正常工作，測(cè)試液位前應(yīng)通電預(yù)熱15 分鐘。

三車道高速公路：共同的責(zé)任是為了更好的智慧城市鋪平道路

新聞來(lái)源：新物聯(lián)Newiot 整理    2021-10-14    共有: 98 瀏覽
 目前，智能城市不再是什么科幻小說(shuō)里的。它正在我們眼前發(fā)生。當(dāng)完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，智慧城市有可能幫助做很多事情：管理交通、跟蹤污染和提供智能能源管理。火車站、商店、機(jī)場(chǎng)和紅綠燈很多地方已經(jīng)配備面部識(shí)別和人工智能。未來(lái)，當(dāng)您進(jìn)入商店時(shí)，您可能會(huì)立即在智能手機(jī)上收到優(yōu)惠信息。我們甚至自動(dòng)駕駛汽車將我們的位置、速度和其他數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)百個(gè)連接到智能電網(wǎng)的設(shè)備。

英特爾著眼于海量數(shù)據(jù)和國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)，在中國(guó)設(shè)立全球視頻部門(mén)

新聞來(lái)源：新物聯(lián)Newiot 整理    2021-10-14    共有: 103 瀏覽
 據(jù)悉，近日英特爾公司已經(jīng)建立了一個(gè)以中國(guó)為全球總部的視頻業(yè)務(wù)部門(mén)，著眼于中國(guó)廣泛部署的攝像頭和蓬勃發(fā)展的視頻數(shù)據(jù)量。今年英特爾在上海成立的物聯(lián)網(wǎng)視頻事業(yè)部，首次在中國(guó)設(shè)立業(yè)務(wù)部門(mén)總部，英特爾物聯(lián)網(wǎng)（IoT）集團(tuán)副總裁、集團(tuán)中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人陳偉周二在銀川舉行的英特爾物聯(lián)網(wǎng)高管和解決方案峰會(huì)上表示。

2022大灣區(qū)深圳國(guó)際半導(dǎo)體展覽會(huì)

新物聯(lián)號(hào)：mrcai09                           2021-10-14    共有: 65 瀏覽
 2022中國(guó)(深圳)國(guó)際半導(dǎo)體展覽會(huì)是新材料展旗下重要的項(xiàng)目專題展，將集中展示半導(dǎo)體行業(yè)及應(yīng)用的最新產(chǎn)品與技術(shù)，為企業(yè)樹(shù)立品牌形象，促進(jìn)貿(mào)易合作、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，引領(lǐng)行業(yè)趨勢(shì)，加強(qiáng)生產(chǎn)、研發(fā)、銷售互動(dòng)，深入洞悉半導(dǎo)體市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展新風(fēng)向，以發(fā)展的眼光挖掘未來(lái)半導(dǎo)體市場(chǎng)的新需求，創(chuàng)新展會(huì)內(nèi)涵，全方位、多層次組織專業(yè)觀眾，為參展企業(yè)和參會(huì)客商提供了一個(gè)技術(shù)交流、產(chǎn)品展示和貿(mào)易洽談的最佳平臺(tái)。

霍爾傳感器 測(cè)速原理：霍爾傳感器測(cè)速的原理是什么

霍爾傳感器測(cè)速的原理是：
1、利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關(guān)的物理量。霍爾效應(yīng)：在金屬或半導(dǎo)體薄片的兩端通過(guò)控制電流，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)場(chǎng)霍爾電壓。
2、霍爾元件：根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。<