霍爾元件的工作原理以及使用注意事項(xiàng)解析

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）在測量磁場中，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)磁場測量的準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵的作用?；魻柼筋^在磁場中因霍爾效應(yīng)而產(chǎn)生霍爾電壓，測出霍爾電壓后根據(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、液體物理量檢測器、各種用電負(fù)載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開關(guān)，等等。

工作領(lǐng)域

（a）永磁體的表面磁場測量：采用高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）測量永磁產(chǎn)品表面磁場強(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;通常測量中磁體表面中心點(diǎn)的磁場強(qiáng)度進(jìn)行測量，通過對(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）氣隙磁場的測量：采用高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）測量氣磁場的應(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）余磁測量：如工件退磁后的退磁效果檢測。

（d）漏磁測量：如喇叭漏磁測量。

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)開始吧。

霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(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)電流垂直于外磁場通過半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，這個(gè)電勢差也被稱為霍爾電勢差。

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關(guān)元件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。

1 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，適用于各種磁場檢測。線性霍爾元件會(huì)根據(jù)磁場的強(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)磁場的變化使速度從0加到最大，但是磁場強(qiáng)度超過某區(qū)間最高點(diǎn)時(shí)，速度始終保持不變。

2 霍爾開關(guān)

開關(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關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(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)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對(duì)象必須是磁性物體。

使用注意事項(xiàng)

1）儀器使用在測量狀態(tài)時(shí)，調(diào)零不起作用或測量磁體無讀數(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)離磁場的地方，否則會(huì)造成測量誤差。

4）儀器應(yīng)避免在不符合使用環(huán)境條件下使用。

5）在測量時(shí)發(fā)現(xiàn)測量數(shù)值確實(shí)有偏差，可旋開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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