霍尔片式压力传感器

  仪器网 ·  2012-07-14 23:38  ·  35643 次点击
霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的,即利用V尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。
霍尔片为一半导体(如锗)材料制成的薄片。如图2-2-4}所示,在霍尔片的Z轴方向加一磁感应强度为B的恒定磁场,在Y轴方向加一外电场(接人直流稳压电源).便有恒定电流沿Y轴方向通过.电子在霍尔片中运动(电子逆Y轴方向运动)时,由于受电磁力的作用,而使电子的运动轨道发生偏移,造成霍尔片的一个端面上有电子积累,另一个端面上正电荷过剩,于是在霜尔片的X轴方向上出现电位差,这一电位差称为霍尔电势,这种物理现象就称为“霍尔效应”。
霍尔电势的大小与半导体材料、所通过的电流(一般称为控制电流)、磁感应强度以及报尔片的几何尺寸等因素有关,可用下式表示
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由式(2-2-6)可知,霍尔电势与磁感应强度和电流成正比.提高B和I值可增大霍尔电势UH,但两者都有一定限度,一般I为3-20mA,B约为几千高斯,所得的霍尔电势UH约为几十毫伏。
必须指出,导体也有霍尔效应,不过它们的霍尔电势远比半导体的霍尔电势小得多。
如果选定了霍尔元件,并使电流保持恒定,则在非均匀磁场中,霍尔元件所处的位丑不同,所受到的磁感应强度也将不同.这样就可得到与位移成比例的霍尔电势。实现位移一电势的线性转换。
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将霍尔元件与弹簧管配合,就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器,如图2-2-6所示。被测压力由弹簧管1的固定端引人,弹簧管的自由端与霍尔片3相连接,在霍尔片的上、下方垂直安放两对磁极,使霍尔片处于两对磁极形成的非均匀磁场中。霍尔片的四个端面引出四根导线,其中与磁钢2相平行的两根导线和直流稳压电源相连接,另两根导线用来输出信号。
磁极极靴间的磁感应强度B,由于极靴的特殊几何形状而形成线性不均匀的分布情况。如图2-2-7所示。
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当被测压力引人后,在被测压力作用下,弹簧管自由端产生位移,因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置,使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。
来源:《工业自动化仪表与过程控制》,转载请注明出处-仪器交易(www.cncal.com)

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