霍爾元件在高斯計(jì)上的應(yīng)用與工作原理

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）在測(cè)量磁場(chǎng)中，有著廣泛的應(yīng)用。這種儀器是由作為傳感器的霍爾探頭及儀表整機(jī)兩部分組成。其中探頭內(nèi)霍爾元件的尺寸、性能與封裝結(jié)構(gòu)對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵的作用。霍爾探頭在磁場(chǎng)中因霍爾效應(yīng)而產(chǎn)生霍爾電壓，測(cè)出霍爾電壓后根據(jù)霍爾電壓公式和已知的霍爾系數(shù)可確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。高斯計(jì)的讀數(shù)以高斯或特斯拉為單位，高斯是常見(jiàn)非法定計(jì)量單位，特〔斯拉〕是法定計(jì)量單位。

霍爾元件應(yīng)用范圍極其廣泛，如在汽車分電器上作信號(hào)傳感器、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測(cè)器、各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開(kāi)關(guān)，等等。

工作領(lǐng)域

(a)永磁體的表面磁場(chǎng)測(cè)量：采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測(cè)量永磁產(chǎn)品表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，主要是對(duì)永磁產(chǎn)品的質(zhì)量及充磁后磁性能一致性的評(píng)估;通常測(cè)量中磁體表面中心點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行比較從而判斷產(chǎn)品是否合格，同時(shí)也可以保證材料的一致性。

(b)氣隙磁場(chǎng)的測(cè)量：采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測(cè)量氣磁場(chǎng)的應(yīng)用比較廣泛，在科研、電子制造、機(jī)械等領(lǐng)域均有用到。應(yīng)用比較典型的行業(yè)主要有電機(jī)和電聲兩大行業(yè)。

(c)余磁測(cè)量：如工件退磁后的退磁效果檢測(cè)。

(d)漏磁測(cè)量：如喇叭漏磁測(cè)量。

霍爾效應(yīng)

了解霍爾元件的工作原理讓我們先從學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)開(kāi)始吧。

霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，這個(gè)電勢(shì)差也被稱為霍爾電勢(shì)差。

霍爾元件

根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場(chǎng)為工作媒介，將物體的運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開(kāi)關(guān)的功能。按照霍爾元件的功能可將它分為霍爾線性元件和霍爾開(kāi)關(guān)元件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。

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 霍爾線性元件

線性型霍爾元件的內(nèi)部構(gòu)成主要包括：穩(wěn)壓電路、線性霍爾元件、運(yùn)算放大器三大部分。其輸入是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是和輸入量成正比的電壓。這類電路有很高的靈敏度和優(yōu)良的線性度，適用于各種磁場(chǎng)檢測(cè)。線性霍爾元件會(huì)根據(jù)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱觸發(fā)出拋物線式的行程，比如電動(dòng)車的加速把就是用線性霍爾元件，可以根據(jù)磁場(chǎng)的變化使速度從0加到最大，但是磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某區(qū)間最高點(diǎn)時(shí)，速度始終保持不變。

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 霍爾開(kāi)關(guān)

開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。

當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。

使用注意事項(xiàng)

1)儀器使用在測(cè)量狀態(tài)時(shí),調(diào)零不起作用或測(cè)量磁體無(wú)讀數(shù),檢查供電電源是否正常,其次檢查傳感器是否損壞,接線是否斷裂.檢查表面若無(wú)發(fā)現(xiàn)不良,則儀器內(nèi)部出現(xiàn)故障,需供應(yīng)商進(jìn)行檢修.

2)傳感器切不可受力,撞擊或受擠壓,以免損壞.

3)調(diào)零時(shí)傳感器放置在遠(yuǎn)離磁場(chǎng)的地方,否則會(huì)造成測(cè)量誤差.

4)儀器應(yīng)避免在不符合使用環(huán)境條件下使用.

5)在測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)值確實(shí)有偏差,可旋開(kāi)傳感器后端的手柄將其中的電位器進(jìn)行微調(diào)以達(dá)到正確的測(cè)量結(jié)果.

維修和維護(hù)

1)不能擅自對(duì)高斯計(jì)進(jìn)行修理,拆卸和改造.

2)使用規(guī)定范圍內(nèi)的電源,禁止與規(guī)定范圍以外的電源連接.

3)禁止將高斯計(jì)及配套傳感器掉落地上或給予強(qiáng)烈沖擊.

4)禁止用手觸摸傳感器的探頭及先端部位.嚴(yán)格禁止對(duì)傳感器加熱,涂敷粘接劑,粘貼膠布等行為.

5)在直射日光,高溫多濕,水,油,粉塵,腐蝕性空氣,震動(dòng)等場(chǎng)所嚴(yán)禁使用高斯計(jì).

6)嚴(yán)格遵守使用溫度范圍及保存溫度范圍.

7)禁止避免在高斯計(jì)表面出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象(從寒冷的地方急速轉(zhuǎn)移到溫暖的地方時(shí)出現(xiàn))時(shí)使用高斯計(jì).

8)禁止將高斯計(jì)放置在產(chǎn)生磁場(chǎng)的機(jī)器,特別是充磁機(jī)/退磁機(jī)/微波爐/焊接機(jī)/電機(jī)等.

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