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  流量通速遞員 2007-10-15 00:00:00

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  ifamhcp34 2007-10-15 00:00:00

  霍爾效應(yīng)在1879年被E.H. 霍爾發(fā)現(xiàn)，它定義了磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，這種效應(yīng)和傳統(tǒng)的感應(yīng)效果完全不同。當(dāng)電流通過一個位于磁場中的導(dǎo)體的時候，磁場會對導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個橫向的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電壓差。 雖然這個效應(yīng)多年前就已經(jīng)被大家知道并理解，但基于霍爾效應(yīng)的傳感器在材料工藝獲得重大進展前并不實用，直到出現(xiàn)了高強度的恒定磁體和工作于小電壓輸出的信號調(diào)節(jié)電路。根據(jù)設(shè)計和配置的不同，霍爾效應(yīng)傳感器可以作為開/關(guān)傳感器或者線性傳感器 霍爾效應(yīng)是一種磁電效應(yīng)，是德國物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的。 根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、 輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 通過該實驗可以了解霍爾效應(yīng)的物理原理以及把物理原理應(yīng)用到測量技術(shù)中的基本過程。 當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時，在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢差稱為霍爾電勢差（霍爾電壓）。 【詳細(xì)】 所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應(yīng)。 利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為 UH=RHIB/d （18） RH=1/nq（金屬） （19） 式中 RH——霍爾系數(shù)： n——載流子濃度或自由電子濃度； q——電子電量； I——通過的電流； B——垂直于I的磁感應(yīng)強度； d——導(dǎo)體的厚度。 對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬，霍爾系數(shù)表達(dá)式與式（19）不同，此處從略。 由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。 若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差與電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。 利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。 如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度。 補充： 霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要。 霍爾發(fā)現(xiàn)，如果對位于磁場(B)中的導(dǎo)體(d)施加一個電壓(Iv)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓(UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。 好比一條路， 本來大家是均勻的分布在路面上， 往前移動. 當(dāng)有磁場時， 大家可能會被推到靠路的右邊行走. 故路 (導(dǎo)體) 的兩側(cè)， 就會產(chǎn)生電壓差. 這個就叫“霍爾效應(yīng)”。 根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。 訖今為止，已在現(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用的霍爾器件有：在分電器上作信號傳感器、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測器、各種用電負(fù)載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開關(guān)，等等。 例如:汽車點火系統(tǒng)，設(shè)計者將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取代機械斷電器，用作點火脈沖發(fā)生器。這種霍爾式點火脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓，控制電控單元（ECU）的初級電流。相對于機械斷電器而言，霍爾式點火脈沖發(fā)生器無磨損免維護，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，還能精確地控制點火正時，能夠較大幅度提高發(fā)動機的性能，具有明顯的優(yōu)勢。 用作汽車開關(guān)電路上的功率霍爾電路，具有YZ電磁干擾的作用。許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機和雨刮器電機在開關(guān)時會產(chǎn)生浪涌電流，使機械式開關(guān)觸點產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號。采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。 霍爾器件通過檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯捎糜诒O(jiān)視和測量汽車各部件運行參數(shù)的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實現(xiàn)自動檢測。目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。 霍爾效應(yīng)的定義 定義1： 霍爾效應(yīng)是指當(dāng)施加的外磁場垂直于半導(dǎo)體中流過的電流時，會在半導(dǎo)體垂直于磁場和電流的方向上產(chǎn)生霍爾電動勢 源自: 高速磁浮列車磁場測量系統(tǒng)的設(shè)計 《儀表技術(shù)與傳感器》 2004年 田武剛，潘孟春，羅飛路，陳棣湘 來源文章摘要：高速磁浮列車磁場主要分布在列車和軌道之間很小的空氣隙中，氣隙磁場是一個恒定磁場和交變磁場的疊加磁場，而且磁感應(yīng)強度很大，Z大可達(dá)1 2T.針對高速磁浮列車磁場分布的特殊性，設(shè)計了一套兩自由度磁場的閉環(huán)自動化測量系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計基于PC機，可以實現(xiàn)對列車磁場中的固定點和一段距離上的磁場大小的自動化測量，并將測量數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫以便于進一步處理分析。在列車實驗平臺磁場的實際測量中，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，測量范圍可達(dá)0～1 5T. 定義2： 種現(xiàn)象即稱為霍爾效應(yīng).UH稱為霍爾電勢其大小可表示為：圖回霍爾效應(yīng)原理圖式中RH稱為霍爾系數(shù)由半導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定 源自: 霍爾傳感器在電參量測量中的應(yīng)用 《ZG民航學(xué)院學(xué)報》 1999年 劉建英 來源文章摘要：介紹了霍爾傳感器在測量交流電參量中的應(yīng)用，著重分析了采用單片機及霍爾元件測量電功率的幾種方法及其優(yōu)缺點，并提出了本文采用的方法。 定義3： 這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電壓差ΔU稱為霍爾電壓差(也稱霍爾電壓).如圖1所示.由經(jīng)典電子理論可以解釋霍爾電壓產(chǎn)生的原因 源自: 霍爾效應(yīng)測量大電流的理論探討 《ZG測試技術(shù)》 2005年 袁國勝，劉浙華 來源文章摘要：大電流、大電壓的測量一直是困擾工程測量學(xué)的難題。本文著重探討了霍爾效應(yīng)應(yīng)用于測量大電流的工作原理、數(shù)學(xué)推算以及應(yīng)用中需要注意的幾個問題。力圖尋求將新技術(shù)用于工程測量中難點問題的理論依據(jù) 定義4： 一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).產(chǎn)生前電動勢稱為霍爾電勢半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件如圖1所示.2．2感應(yīng)式相序測定儀的工作原理在IOKV線路中B相置于三相線路中間所以只要確定左右兩線路的相位即可測定相序 源自: 感應(yīng)式10KV線路相序測定儀 《自動化博覽》 1999年 周洪，李崇晟，賀劍鋒 來源文章摘要：基于霍爾效應(yīng)，采用霍爾元件集成電路將高壓線路相序的測定工作簡單化，使相序測定工作安全、準(zhǔn)確，為大范圍的配電網(wǎng)技術(shù)改造工作提供了得力的工具。 定義5： l霍爾元件的工作原理圖l霍爾效應(yīng)原理圖f市r磁場中的靜止載流體，、’其電流I的療向與磁場H的方向之間有夾角a時，則在載流體中平行丁H、I的兩側(cè)面之間將產(chǎn)生電動勢，這‘物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) 源自: 桑塔納2000型轎車專用霍爾傳感器及其... 《上海汽車》 1998年 喻德海 來源文章摘要：本文介紹了桑塔納2000型轎車專用霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。 定義6： 1 引言美國物理學(xué)家霍爾于1879年在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間出現(xiàn)了電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) 源自: 不等位電勢差 《甘肅科技》 2004年 周珺 來源文章摘要：只要不等位電勢差不為零 ，則測量值就會出現(xiàn)“臺階” ，而不等位電勢差大于霍爾電壓是發(fā)生負(fù)號突變的根源 定義7： 2霍爾元件在磁場中垂直放置一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片薄片的兩側(cè)之間就會產(chǎn)生電動勢這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).霍爾元件是在霍爾效應(yīng)原理基礎(chǔ)上制成的 源自: 霍爾傳感器及其應(yīng)用 《ZG煤炭》 1995年 蕭光岐 來源文章摘要：霍爾傳感器是一種性能優(yōu)良的磁敏傳感器，在煤炭科研和技術(shù)革新中有著廣泛的應(yīng)用前景。文章簡述了霍爾元件和霍爾集成電路及工作原理，并通過幾個應(yīng)用實例介紹了霍爾傳感器在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用情況。 定義8： 此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電位差稱為霍爾電勢，圖1a表示出霍爾效應(yīng)原理:在三維空間內(nèi)，導(dǎo)電板在XOY平面內(nèi)，它與磁場方向垂直，磁場指向Y軸的方向，沿X軸方向通以電流j，由于運動的電荷與磁場的栩互作用 源自: 國內(nèi)外霍爾線性傳感器性能及應(yīng)用 《現(xiàn)代車用動力》 1997年 張禮林 來源文章摘要：<正> 1 概述 隨著汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展，霍爾傳感器被大量用于測量轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、角位移、線位移等，其中測轉(zhuǎn)速用的是霍爾開關(guān)傳感器，其余為霍爾線性傳感器。用于測油嘴針閥升程的霍爾傳感器與以前采用的電感式傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便等優(yōu)點。我所于1984年購進兩只進口霍爾線性傳感器，一直成功地使用至今。由于進口傳感器價格相當(dāng)昂貴，隨著國產(chǎn)霍爾傳感器的出現(xiàn)， 定義9： 此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).設(shè)KH為霍爾靈敏度，I為電流強度，B為磁場的磁感應(yīng)強度，θ為磁感應(yīng)強度B和霍爾元件平面法線間的夾角 源自: 基于霍爾效應(yīng)的鐵磁性磨粒測試方法 《煤礦機械》 2004年 馬懷祥 來源文章摘要：為檢測潤滑油中鐵磁性磨粒的含量 ，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理和高梯度磁力分離技術(shù)原理設(shè)計了鐵磁性磨粒檢測儀。設(shè)計確定了合適的霍爾傳感器及后續(xù)處理電路。結(jié)果表明 :利用它能很方便地對機械潤滑油中的鐵磁性磨粒捕獲、測量和分析 ，為機械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供了一種方法。介紹了其工作原理、基本結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)及元件選用。 定義10： 這種物理現(xiàn)象被人們稱為霍爾效應(yīng).由于金屬中自由電子濃度很大，它的霍爾效應(yīng)十分微弱，所以，當(dāng)時沒有引起人們的重視 源自: 霍爾傳感器在小型內(nèi)燃機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用 《小型內(nèi)燃機與摩托車》 2001年 穆衛(wèi)強，孫成軍，周大森 來源文章摘要：本文介紹了霍爾傳感器的原理及其目前在汽車發(fā)動機上的一些應(yīng)用 ，并對其在摩托車發(fā)動機上作為油門位置傳感器進行了實驗研究

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