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霍爾效應在工程技術中的應用
點擊次數：643 發布時間：2024-7-4
人們在利用霍爾效應原理開發的各種霍爾元件已廣泛應用于精密測磁、自動化控制、通信、計算機、航天航空等工業部門及國防領域。按被檢測的對象的性質可將它們的應用分為直接應用和間接應用。直接應用是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，間接應用是檢測受檢對象上人為設置的磁場，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、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉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)送到經校準的顯示器上，即可由霍爾輸出電壓的數值直接得出被測電流值。這種方式的優點是結構簡單，測量結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。在現在的工業現場，霍爾電流傳感器是電流檢測的產品。
(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。產生梯度磁場的磁系統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上，可構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、壽命長等優點，但工作距離較小。以微位移檢測為基礎，可以構成壓力、應力、應變、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，磁系統和霍爾元件等部分組成,加.上壓力后，使磁系統和霍爾元件間產生相對位移，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的主要組成部分之一，在實現車輛電子化中占有舉足輕重的地位。一輛電子控制系統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的測量和控制。另外，霍爾效應傳感器還可用于車用導航系統，變速器控制，汽車生產線自動控制，以及公路撓性路面的檢測等。隨著車輛電子化的發展，對車用傳感器開展以下幾個方面的研究開發:環境檢測用傳感器:主要集中研究開發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攝像機相結合的距離監測裝置，采用微波與紅外線和攝像機相結合的視覺放大系統。路況檢測用傳感器:主要研究開發監測與判斷輪胎與路面的各種參數等方面的傳感器。車輛狀態檢測用傳感器:主要研究開發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，總的發展趨勢是微型化、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、提升及承載設備中的重要構件，被應用于礦山、運輸、建筑、旅游等行業，但由于使用環境惡劣，在它表面會產生斷絲、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。霍爾效應無損探傷方法安全、可靠、實用，被應用在設備故障診斷、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)磁流體發電。其基本原理就是利用等離子體的霍爾效應，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。這種新型的高效發電方式，通過燃料燃燒發出的熱能使氣體變成高溫高壓的等離子體流而轉換成電能，既提高了熱能利用效率又滿足了環保的要求。磁流體發電技術，可能是今后取代火力發電的一個方向，磁流體發電發展前景廣闊。