理论教育 霍尔效应在实际应用中的作用

霍尔效应在实际应用中的作用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3.63中,霍尔传感器1位于一个由永磁铁2产生的磁场中。该霍尔电压通过一电子线路进行检测,该电子线路仅产生两个离散的电平,0V和12V。以上列举了霍尔效应的一些应用实例。图3.64利用霍尔效应进行钢丝绳断丝检测1—永磁铁;2—钢丝绳;3—霍尔元件

霍尔效应在实际应用中的作用

霍尔传感器可将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出,可用于测量磁场以及能够产生或影响磁场的各种物理量。在实际应用中,霍尔传感器可用于位移、厚度、质量、速度、电流磁感应强度及开关量等参数的测量。

(1)测位移、力

测量位移时,将两块永久磁铁同极性相对放置,线性型霍尔传感器置于中间,如图3.60所示。此时,其磁感应强度为零,这个点可作为位移的零点。当霍尔传感器在Z轴上作ΔZ位移时,传感器有一个电压输出,电压大小与位移大小成正比。

如果把拉力、压力等参数变成位移,便可测出拉力及压力的大小(见图3.61),即是按这一原理制成的力传感器。

(2)测转速

霍尔传感器可测量转速,如图3.62所示。霍尔传感器采用永磁铁提供磁场,只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或凸起,当旋转体转动时就会改变磁场,使霍尔电动势发生变化,产生转速信号。即每当缺口或凸起通过霍尔传感器时便产生一个相应的脉冲(见图3.62(c)),检测出单位时间的脉冲数,便可知道旋转体的转速。

图3.60 霍尔传感器测位移

图3.61 霍尔传感器测力

图3.62 霍尔传感器测转速(www.daowen.com)

1—霍尔元件;2—永磁铁

图3.63 霍尔传感器测量物体位置

1—带集成电路的霍尔探测器;
2—永磁铁;3—软磁铁片;4—导磁铁片

(3)测位置

如图3.63所示为采用霍尔元件测量物体位置的原理。图3.63中,霍尔传感器1位于一个由永磁铁2产生的磁场中。在上部的气隙中有一软铁片3可上下移动,由此来控制流经霍尔板的磁通量,该磁通则用来度量软磁片的位置。该霍尔电压通过一电子线路进行检测,该电子线路仅产生两个离散的电平,0V和12V。因此,可用该装置作为终端位置开关,用来无接触地监测机器部件的位置。

(4)探伤

利用霍尔效应可以进行探伤,如图3.64所示的钢丝绳探伤。如果钢丝绳中有断丝,则当钢丝绳通过霍尔元件时,钢丝绳中的断丝会改变永久磁铁产生的磁场,从而在霍尔板中产生一个脉动电压信号。对该脉动信号进行放大和后续处理便可确定断丝根数及断丝位置。

以上列举了霍尔效应的一些应用实例。霍尔传感器具有结构简单、体积小、质量轻、频带宽、动态特性好、元件寿命长等优点,在实际测量中应用广泛。

图3.64 利用霍尔效应进行钢丝绳断丝检测

1—永磁铁;2—钢丝绳;3—霍尔元件

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