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磁悬浮霍尔传感器(霍尔效应磁悬浮)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-06 06:36   点击:260  编辑:admin   手机版

1. 霍尔效应磁悬浮

不同形状磁铁的名称和用途:

①【条形磁铁】磁铁成长条状,磁力线主要集中在两极,而在两侧较弱。例如冰箱磁铁和指南针等。

②【马蹄形磁铁】形状似马蹄或U形的磁铁。U形使磁极指向同一方向。使磁性更强。

③【圆形磁铁】圆形磁铁可以通过增加厚度从而增加它的吸引力,由于圆形磁铁表面宽而平,磁极面积大,使其成为强而有效的磁铁。

④【球形磁铁】经常用于玩具和新奇的物品。比如用于制作手镯和项链等。

⑤【圆柱形磁铁】可用于磁性玩具、霍尔感应、振镜、医疗设备等。

⑥【环形磁铁】磁铁的形状是圆环。用于磁悬浮、电机、电声、打捞、医学等。

⑦【瓦形/孤形磁铁】也叫弯曲磁铁,常用于各种永磁直流电机。

⑧【沉孔磁铁】即在圆形、方形、柱形、环形、瓦形磁铁的基础上打一个沉头孔,配合螺丝一起使用。

⑨【异形类磁铁】主要用于特殊场合,如磁性连接器,如大小头磁铁,T形磁铁,斜切角磁铁,开槽磁铁等。

2. 霍尔效应实验中磁场方向与霍尔片

当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。

现在阐述霍尔效应的原理:

以p型半导体为例,当沿ox方向加电场Ex时,空穴漂移速度为vx,电流密度为Jx=pqvx,在垂直磁场Bz的作用下,空穴受到洛伦兹力qv*B,方向沿-y方向,大小为qvxBz。空穴在洛伦兹力的作用下向-y方向偏转,如同附加一个横向电流,因而在样品两端引起电荷积累,即产生了电势差。

霍尔电压VH=RH*Ix*Bz/d,其中RH是霍尔常数,与材料的性质种类有关,Ix是x方向的电流,Bz是z方向的磁场,d是材料的厚度。此时将会产生Y方向的电压。

3. 霍尔效应的磁场是怎么产生的

磁阻效应(Magnetoresistance Effects)是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。

同霍尔效应一样,磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。

在达到稳态时,某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等,载流子在两端聚集产生霍尔电场,比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转,比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。

这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说,沿外加电场方向运动的载流子数减少,从而使电阻增加。这种现象称为磁阻效应。

若外加磁场与外加电场垂直,称为横向磁阻效应;若外加磁场与外加电场平行,称为纵向磁阻效应。

一般情况下,载流子的有效质量的驰豫时时间与方向无关,则纵向磁感强度不引起载流子偏移,因而无纵向磁阻效应

4. 霍尔效应和电磁效应

霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔(E.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。

当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。

5. 物理霍尔效应

原理:当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。

霍尔效应 在1879年被物理学家霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系,这种效应和传统的电磁感应完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

虽然这个效应多年前就已经被人们知道并理解,但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用,直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。根据设计和配置的不同,霍尔效应传感器可以作为开/关传感器或者线性传感器,广泛应用于电力系统中。

6. 霍尔效应磁场

霍尔效应是磁电效应的一种,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这个电势差就被叫做霍尔电势差.

导体中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压.正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数.平行电场和电流强度之比就是电阻率.

因此,对于一个已知霍尔系数的导体,通过一个已知方向、大小的电流,同时测出该导体两侧的霍尔电势差的方向与大小,就可以得出该导体所处磁场的方向和大小.

7. 霍尔效应为何有磁阻效应

无刷电机中的霍尔开关器件,既可使用霍尔元件,也可用霍尔开关电路。使用霍尔元件,一般要外接放大电路;使用霍尔开关电路,可直接驱动电机绕组,使线路大为简化,用霍尔开关锁定电路直接驱动电机,铁磁材料受到磁场激励时,因其导磁率高,磁阻小,磁力线都集中在材料内部。若材料均匀,磁力线分布 也均匀。如果材料中有缺陷,如小孔、裂纹等,在缺陷处,磁力线会发生弯曲,使局部磁场发生畸变。

霍尔元器件一般放在无刷电机底部

非接触式机械换向以提高使用寿命因为是磁检测,所以无刷电动机使用的霍尔元件可以抗油和防尘,大大降低了维护难度。减轻重量和重量,减轻电动机的重量,使安装更加方便。目前我们选择的是美国霍尼韦尔公司生产的霍尔元件41f,41f霍尔元件是可以在-40和+120℃的环境下长时间运行。这大大增加了无刷电机的连续工作时间。

8. 霍尔效应实验磁场分布规律

实验步骤:

1. 仪器调整

(1)连接、检查线路,并调节样品支架,使霍尔片位于磁场中间;

(2)逆时针将、调节旋钮旋至最小;

(3)分别将输出、输出接至实验仪中、换向开关;

(4)用导线将、输入短接,通过调零旋钮将、显示调零

(5)选择、向上关闭为、的正方向。

2. 测量内容

(1)测绘曲线:保持不变,按要求调节,分别测出不同下的四个值,将数据记录在表格中;

(2)测绘曲线:保持不变,测出不同下四个值;

(3)测VAC:取,在零磁场下()测,则VAC=10;

(4)确定样品导电类型:选、为正向,根据所测得的的符号,判断样品的导电类型。

表5.1.1测量曲线电压单位:mV

(mA) V1 V2 V3 V4 VH=(V1-V2+V3-V4)/4

+B,+IS -B,+IS -B,-IS +B,-IS

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

4.00

表5.1.2测量曲线 电压单位:mV

(A) V1 V2 V3 V4 VH=(V1-V2+V3-V4)/4

+B,+IS -B,+IS -B,-IS +B,-IS

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

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