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霍尔元件的物理效应

菜鸟
2017-08-02 10:19:55    评分

霍尔效应自19世纪末以来就已知,是广泛应用于中高等级的最常用的测量方法。事实上,传感器应用 - 接近传感器,旋转传感器,电流传感器等在经济上比测量应用更为重要,并且将霍尔元件投入批量生产。

 

虚拟物磁测量

 

现代的霍尔元件由非常薄的半导体材料制成。如果电流平行于板注入,则垂直磁场会将导体向左或向右驱动,从而导致左右边缘之间的电压差。这个过程非常接近瞬间;可以通过改变电流来改变灵敏度;可以测量正场和负场分量;将这种传感器集成到全电子测量系统中是一件简单的事情。

 

这种理想状态被一些烦人的物理因素影响:

 

•霍尔元件通常在零场产生电压偏移。

•传感器响应仅为近似线性。

•随着温度的升高,更多的导体可用,器件灵敏度也会变化。

•霍尔板老化,导致长期的灵敏度漂移。

•平面霍尔效应,由此霍尔板的平面中的场产生响应,导致场的矢量分量之间的串扰。

•在引线形成电流回路的范围内,在强场中移动霍尔探头会引起电压偏移测量值。

•在低温和强场下,霍尔电导率被量化。

 

校准...

 

为了补偿这些物理效应,霍尔设备需要仔细校准,并且为了考虑长期漂移,需要定期重新校准。假设响应是线性的,校准通常在零和测量范围的正和负极限进行。

 

校准...

 

要在零场校准,可以使用由非常软的铁制成的零高斯室。对于更精确的零点,需要精确抵消(局部)地球磁场的线圈。要校准范围的高端,需要高场参考磁体。为了最终的参考,磁体受到NMR控制或甚至调节。

 

 ...和更多的校准

 

如果响应非常非线性,则需要在一个或多个中间场值处的校准。如果仪器具有多个灵敏度范围,则应在每个范围内进行校准。为了补偿温度影响,需要在至少两个温度下重复整个校准。而如果要补偿平面霍尔效应或其他串扰来源,则需要非常复杂的3D校准和解卷积。

 

不受控制的错误源

 

错误的一个来源避免了最佳的传感器技术和校准过程:角度定位。即使是最好的测量实验室也不得不将霍尔传感器从校准夹具到测量夹具进行一个令人难忘的旅程,随着卷轴,间距和捻度的不断变化,正在等待每次移动时累积。手持设备的情况当然是无限的。正是由于这个原因,Metrolab倡导使用三轴传感器,尽可能减少信息的丢失。




高工
2017-08-02 17:34:13    评分
2楼

校准,校准,还是校准,


专家
2017-08-03 08:23:26    评分
3楼

谢谢楼主分享经验。


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