自動(dòng)檢測(cè)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(chǎng)B有關(guān)。一、霍耳效應(yīng) 洛倫茲力： 電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度）電阻率：由得： 對(duì)比 對(duì)比冷軋硅鋼片圓環(huán)被測(cè)電流引腳霍耳元件B隨被測(cè)電流變化被測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)上式求導(dǎo)，令 ，即輸出電壓對(duì)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(wú)外加磁場(chǎng)或無(wú)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(wú)外加磁場(chǎng)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(wú)外加磁場(chǎng)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(chǎng)零電壓 在無(wú)外加磁場(chǎng)B、有控制電流I的情況下，因控制電流I的磁場(chǎng)（自激場(chǎng)）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(dòng)勢(shì) 在無(wú)控制電流I、僅有外加磁場(chǎng)B變化的情況下，在輸出回路中引起的輸出電動(dòng)勢(shì)。 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(cè)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(wú)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(chǎng)時(shí)傳感器輸出高電平； 檢出負(fù)向磁場(chǎng)或無(wú)磁場(chǎng)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(hào)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(cè)量磁場(chǎng)通入電流I不變，通過(guò)檢測(cè)UH獲得磁場(chǎng)B的大小和方向。一、磁場(chǎng)比例性：利用B與UH的比例關(guān)系進(jìn)行測(cè)量 2.測(cè)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