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霍爾效應(yīng)在工程技術(shù)中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：448 發(fā)布時間：2024-7-4
人們在利用霍爾效應(yīng)原理開發(fā)的各種霍爾元件已廣泛應(yīng)用于精密測磁、自動化控制、通信、計算機、航天航空等工業(yè)部門及國防領(lǐng)域。按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。直接應(yīng)用是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，間接應(yīng)用是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它將許多非電、非磁的物理量，如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。
(1)測量電流強度。將霍爾器件的輸出(必要時可進行放大)送到經(jīng)校準的顯示器上，即可由霍爾輸出電壓的數(shù)值直接得出被測電流值。這種方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果的精度和線性度都較高。可測直流、交流和各種波形的電流。在現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場，霍爾電流傳感器是電流檢測的產(chǎn)品。
(2)測量微小位移。若令霍爾元件的工作電流保持不變，而使其在一一個 均勻梯度磁場中移動，它輸出的霍爾電壓UH值只由它在該磁場中的位移量來決定。產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng)及其與霍爾器件組成的位移傳感器，將它們固定在被測系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾微位移傳感器。用霍爾元件測量位移具有靈敏度高，慣性小、頻響快、工作可靠、壽命長等優(yōu)點，但工作距離較小。以微位移檢測為基礎(chǔ)，可以構(gòu)成壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、機械振動、加速度、重量、稱重等霍爾傳感器。
(3)壓力傳感器。霍爾壓力傳感器由彈性元件，磁系統(tǒng)和霍爾元件等部分組成,加.上壓力后，使磁系統(tǒng)和霍爾元件間產(chǎn)生相對位移，改變作用到霍爾元件上的磁場，從而改變它的輸出電壓UH。由事先校準的P~f(UH)曲線即可得到被測壓力P的值。
(4)車用傳感器。車用傳感器是電子控制系統(tǒng)的主要組成部分之一，在實現(xiàn)車輛電子化中占有舉足輕重的地位。一輛電子控制系統(tǒng)比較完整的豪華轎車中，幾乎可以有20~30個霍爾傳感器用于汽車工作狀態(tài)的測量和控制。另外，霍爾效應(yīng)傳感器還可用于車用導(dǎo)航系統(tǒng)，變速器控制，汽車生產(chǎn)線自動控制，以及公路撓性路面的檢測等。隨著車輛電子化的發(fā)展，對車用傳感器開展以下幾個方面的研究開發(fā):環(huán)境檢測用傳感器:主要集中研究開發(fā)采用微波的抗振雷達，采用紅外線的障礙檢測裝置，采用超聲波和CCD攝像機相結(jié)合的距離監(jiān)測裝置，采用微波與紅外線和攝像機相結(jié)合的視覺放大系統(tǒng)。路況檢測用傳感器:主要研究開發(fā)監(jiān)測與判斷輪胎與路面的各種參數(shù)等方面的傳感器。車輛狀態(tài)檢測用傳感器:主要研究開發(fā)用于車速和角速度測量的傳感器。未來的汽車用傳感器技術(shù)，總的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。
(5)電磁無損探傷。鋼絲繩作為起重、運輸、提升及承載設(shè)備中的重要構(gòu)件，被應(yīng)用于礦山、運輸、建筑、旅游等行業(yè)，但由于使用環(huán)境惡劣，在它表面會產(chǎn)生斷絲、磨損等各種缺陷，所以，及時對鋼絲繩探傷檢測顯得尤為重要?；魻栃?yīng)無損探傷方法安全、可靠、實用，被應(yīng)用在設(shè)備故障診斷、材料缺陷檢測之中。其探傷原理是建立在鐵磁性材料的高磁導(dǎo)率特性之上。采用霍爾元件檢測該泄漏磁場的信號變化，可以有效地檢測出缺陷存在。
(6)磁流體發(fā)電。其基本原理就是利用等離子體的霍爾效應(yīng)，即在橫向磁場作用下使通過磁場的等離子體正、負帶電粒子分離后積聚于兩個極板形成電源電動勢。這種新型的高效發(fā)電方式，通過燃料燃燒發(fā)出的熱能使氣體變成高溫高壓的等離子體流而轉(zhuǎn)換成電能，既提高了熱能利用效率又滿足了環(huán)保的要求。磁流體發(fā)電技術(shù)，可能是今后取代火力發(fā)電的一個方向，磁流體發(fā)電發(fā)展前景廣闊。