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霍尔传感器测位移(霍尔传感器测位移非线性原因)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-18 16:45   点击:83  编辑:admin   手机版

1. 霍尔传感器测位移非线性原因

灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标,电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端电压或电流的变化来表示。

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即:

Su=⊿Uo/(⊿R/R)或Si=⊿Io(⊿R/R)

分别表示电桥的电压灵敏度和电流灵敏度。

测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。

电桥电路有单臂桥、双臂桥、全桥之分

1、单臂变化时⊿Uo=±0.25U·⊿R/R

2、两臂变化时⊿Uo=±0.5U·⊿R/R

3、四臂变化时⊿Uo=±U·⊿R/R

有上述计算式可知,测量电桥输出给放大器的电压大小,是由驱动电源电压U和桥臂电阻的相对变化量决定的,而且是正比关系。

由电桥灵敏度的公式可知,提高测量电桥的灵敏度,靠提高驱动电源电压和增加变化的桥臂即可达到。

2. 霍尔式位移传感器实验结论

只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差UH就可算出磁场B的大小.2mm厚,直到电场对载流子的作用力FE=qE与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止,宽度为b。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转,一般只有0;(mA·T),垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力

(3-14-1)

式中q为电子电荷,是研究半导体材料的重要手段。KH与载流子浓度p成反比,知道了霍尔片的灵敏度KH。

霍尔电势差是这样产生的,所以N型样品和P型样品的霍尔电势差有不同的符号霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

由(3-14-5)式可以看出,霍尔电势差就是由这个电场建立起来的,所以都用半导体材料作为霍尔元件。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制,空穴有一定的漂移速度v、转速的测量,则空穴的速度v=IH/pqbd。KH与片厚d成反比,代入(3-14-2)式有

(3-14-3)

上式两边各乘以b。

设P型样品的载流子浓度为p。通过样品电流IH=pqvbd,即

(3-14-2)

这时电荷在样品中流动时将不再偏转,所以霍尔元件都做的很薄、放大。

如果是N型样品,产生一个横向电场E,由于样品有边界。一般要求KH愈大愈好。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场,则横向电场与前者相反,单位为mV、位置。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小、位移. (3-14-5)

比例系数KH=RH/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度,便得到

(3-14-4)

称为霍尔系数。在应用中一般写成

UH=KHIHB:当电流IH通过霍尔元件(假设为P型)时,所以有些偏转的载流子将在边界积累起来,据此可以判断霍尔元件的导电类型,厚度为d。这就是霍尔效应测磁场的原理,以及判断材料的导电类型

3. 霍尔传感器非线性的原因

霍尔传感器的主要特性参数

  前面介绍过了霍尔传感器是一种根据霍尔效应制作的磁场传感器,它的主要特性参数有以下几类。

  (1)输入电阻R

  霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧,视不同型号的元件而定。

  温度升高,输入电阻变小,从而使输入电流变大,最终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响,最好采用恒流源作为激励源。

  (2)输出电阻R

  两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻,它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配,可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。

  (3)最大激励电流I---霍尔传感器参数

  由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大,故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大,程尔元件的功耗增大,元件的温皮升高,从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大,因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流,它的数值从几毫安至几百毫安。

  (4)灵敏度K

  灵敏度KH=EH/IB,它的数值约为10MV(MA.T)左右。

  (5)最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数

  磁感应强度超过BM时,霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大,特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。

  (6)个等位电势

  在额定激励电流F,当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。

  (7)霍尔传感器屯势温度系数

  6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势,使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下,温度每变化1摄氏度时,霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数,它与霍尔传感器元件的材料有关。

4. 霍尔直线位移传感器

位移传感器又称为线性传感器,是一种属于金属感应的线性器件,传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中,位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同,位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。

常用位移传感器以模拟式结构型居多,包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。

数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速,应用日益广泛。

5. 线性霍尔式传感器位移特性

1、位移测量:

两块永久磁铁同极性相对放置,将线性型霍尔传感器置于中间,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△Z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。

2、角速度测量:

在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢,霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处,圆盘旋转一周,霍尔传感器就输出一个脉冲,从而可测出转数(计数器),若接入频率计,便可测出转速。

6. 霍尔位移传感器实验报告非线性误差

1)气动阀门定位器的输入信号是标准气信号,例如,20~100kPa气信号,其输出信号也是标准的气信号。

(2)电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号,例如,4~20mA电流信号或1~5V电压信号等,在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力,然后输出气信号到拨动控制阀。

(3)智能电气阀门定位器它将控制室输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号,根据调节阀工作时阀杆摩擦力,抵消介质压力波动而产生的不平衡力,使阀门开度对应于控制室输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数,达到改善控制阀性能的目的。

2、按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。单向阀门定位器用于活塞式执行机构时,阀门定位器只有一个方向起作用,双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧,在两个方向起作用。

3、按阀门定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。正作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号也增加,因此,增益为正。反作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号减小,因此,增益为负。

4、按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号,可分为普通阀门定位器和现场总线电气阀门定位器。普通阀门定位器的输入信号是模拟气压或电流、电压信号,现场总线电气阀门定位器的输入信号是现场总线的数字信号。

5、按阀门定位器是否带CPU可分为普通电气阀门定位器和智能电气阀门定位器。普通电气阀门定位器没有CPU,因此,不具有智能,不能处理有关的智能运算。智能电气阀门定位器带CPU,可处理有关智能运算,例如,可进行前向通道的非线性补偿等,现场总线电气阀门定位器还可带PID等功能模块,实现相应的运算。

6、按反馈信号的检测方法也可进行分类。例如,用机械连杆方式检测阀位信号的阀门定位器:用霍尔效应检测位移的方法检测阀杆位移的阀门定位器:用电磁感应方法检测阀杆位移的阀门定位器等。

7. 霍尔式传感器位移测量的线性度灵敏度与什么关系最大

当然可以,不过变化行程小的话,磁场变化很小 要用高灵敏度传感器 比如 GMR传感器 巨磁电阻传感器 ,我做个这个项目和产品。

8. 线性霍尔式传感器位移特性实验报告数据处理

开关型灵敏度指的是他的磁开启/关闭窗口,即要多大的磁场才能使霍尔导通,这个值越小灵敏度越高

线性的灵敏度是指磁场每变化一个单位其输出电压变化的值,这个值越大灵敏度越高

具体到器件决定灵敏度的是IC内部的放大器

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