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霍爾效應(yīng)在工程技術(shù)中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：598 發(fā)布時(shí)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(jì)算機(jī),、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(gè)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(shí)間等,，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制,。
(1)測量電流強(qiáng)度。將霍爾器件的輸出(必要時(shí)可進(jìn)行放大)送到經(jīng)校準(zhǔn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果的精度和線性度都較高,?？蓽y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(gè) 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(diǎn)，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(jī)械振動、加速度,、重量,、稱重等霍爾傳感器。
(3)壓力傳感器,?；魻枆毫鞲衅饔蓮椥栽畔到y(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(zhǔn)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(shí)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(gè)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(gè)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(dá),，采用紅外線的障礙檢測裝置,，采用超聲波和CCD攝像機(jī)相結(jié)合的距離監(jiān)測裝置，采用微波與紅外線和攝像機(jī)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(yùn)輸,、提升及承載設(shè)備中的重要構(gòu)件,，被應(yīng)用于礦山、運(yùn)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(shí)對鋼絲繩探傷檢測顯得尤為重要,。霍爾效應(yīng)無損探傷方法安全,、可靠,、實(shí)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(fù)帶電粒子分離后積聚于兩個(gè)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(gè)方向,，磁流體發(fā)電發(fā)展前景廣闊,。