基于霍尔效应的新型差动式角位移传感器
霍尔位移传感实验报告
一、实验目的1. 理解霍尔位移传感器的工作原理。
2. 掌握霍尔位移传感器的安装和调试方法。
3. 分析霍尔位移传感器的性能特点。
4. 验证霍尔位移传感器的测量精度和稳定性。
二、实验原理霍尔位移传感器是基于霍尔效应原理设计的。
当电流通过半导体材料，并受到垂直于电流方向的磁场作用时，在半导体材料的两侧会产生电压，这个电压称为霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁感应强度、电流强度和半导体材料的厚度有关。
霍尔位移传感器通常由一个线性霍尔元件、永久磁钢组和测量电路组成。
当传感器沿轴向移动时，由于磁场分布的变化，霍尔元件的输出电压也随之变化，从而实现位移的测量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔位移传感器2. 永久磁钢组3. 信号调理电路4. 数据采集器5. 移动平台6. 精密尺四、实验步骤1. 将霍尔位移传感器安装在移动平台上，确保传感器轴线与移动平台轴线一致。
2. 将传感器连接到信号调理电路，并进行电路调试，确保信号输出稳定。
3. 使用数据采集器记录传感器在不同位移位置下的输出电压。
4. 将实验数据与理论计算结果进行对比分析。
5. 改变传感器轴线与磁场方向的夹角，观察霍尔电压的变化，分析传感器的性能特点。
五、实验数据与结果分析1. 实验数据记录表| 位移（mm） | 霍尔电压（mV） | 理论计算值（mV） ||------------|----------------|------------------|| 0 | 0 | 0 || 1 | 0.5 | 0.5 || 2 | 1.0 | 1.0 || 3 | 1.5 | 1.5 || 4 | 2.0 | 2.0 |2. 实验结果分析（1）实验数据与理论计算值基本一致，说明霍尔位移传感器的测量精度较高。
（2）当传感器轴线与磁场方向的夹角为90°时，霍尔电压最大；当夹角为0°时，霍尔电压最小。
这表明霍尔位移传感器的输出电压与传感器轴线与磁场方向的夹角有关。
霍尔式位移传感器工作原理
霍尔式位移传感器工作原理
霍尔式位移传感器是一种通过霍尔效应来测量物体位移的传感器。
霍尔效应是指当电流通过垂直于电流方向的导电材料时，在导电材料中会形成横向电场，从而产生一种横向电势差。
基于这个效应，霍尔式位移传感器利用霍尔元件感知物体的位移。
霍尔式位移传感器主要由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。
磁场源通常使用稳定的磁体或永磁体，用以产生一个稳定、均匀的磁场。
霍尔元件是一种特殊的半导体器件，它根据物体位移的变化来感知磁场的变化，并生成相应的电压或电流信号。
当物体位移时，由于物体上有磁性材料，磁场源产生的磁场会受到物体位移的影响而发生变化。
当物体靠近霍尔元件时，磁场增强，霍尔元件感受到较高的磁场强度；当物体远离霍尔元件时，磁场减弱，霍尔元件感受到较低的磁场强度。
霍尔元件通过测量感知到的磁场强度变化，将其转换为与物体位移相关的电压或电流信号。
这个信号经过信号处理电路放大、滤波等处理后，输出一个与物体位移成比例的电信号。
因此，霍尔式位移传感器的工作原理即基于霍尔效应，通过感知物体位移对磁场的改变来实现位移的测量。
mlx90393的霍尔效应空间角位移传感器设计
引言
角位移测量被广 泛 应 用 于 军 事、汽 车、航 空 航 天 以 及 生活和娱乐等各方面。在力学领域可以利用角位移传感 器测量轴类零件受力作用后引起扭转轴变形产生的扭转 角位 移[1];舵 角 采 集 系 统 角 度 的 采 集 精 度 和 稳 定 性 对 船 舶 自 动 舵 性 能 的 发 挥 具 有 非 常 重 要 的 影 响[2];在 车 辆 行 业 , 现在大多数车辆的操纵手柄都采用非接触式的角位移传 感器,利用角位移传 感 器 检 测 操 纵 手 柄 的 空 间 位 置,发 出 相应的控制信号。
目前常用的角位移传感器包括光电式、电磁式和 霍 尔 式的传感器,还有很 多 新 型 传 感 器 也 在 相 继 问 世,例 如 光 纤角 位 移 传 感 器[1]、基 于 永 磁 体 在 磁 性 液 体 中 悬 浮 原 理 的 新 型 一 维 倾 角 传 感 器 等 [3] 。
基于 MLX90393的空间 角 位 移 传 感 器 是 一 款 非 接 触 式的角位移 传 感 器,可 有 效 避 免 使 用 过 程 中 的 摩 擦 和 磨 损,具有很长的工作 寿 命;体 积 小,安 装 方 便,适 用 于 各 种 测量环境;还可以通过改变固件的方法适应不同环境 下 对
关 键 词 :MLX90393 芯 片 ;空 间 角 位 移 传 感 器 ;嵌 入 式 系 统 ;STM32
中 图 分 类 号 :TG156
文 献 标 识 码 :A
Design of Hall Effect Spatial Angular Displacement Sensor Based on MLX90393
基于霍尔效应的车用角位置传感器线性化研究
ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ． Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍ ｄ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｌ ｙ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｕ ｓ ｅ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ
ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｂ ｏ ｔ ｈ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｌ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ’ Ｓ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ．
位置传感器较大范 围线性输出的问题 ，本文提出了一种改进的车用霍尔传感 器磁场结构 ，通 过对改进后 的磁 场结构用有 限元仿真 计算和实验测量均得 出改进后 的磁场结构能够实现霍尔角位移传感器的霍尔输出电压与被测角度之间呈线性 变化 。 关键词 ：角位移测量 ；霍尔传感器 ；线性度 ；磁 路 ；有 限元
霍尔位移传感器原理
霍尔位移传感器原理
霍尔位移传感器基于霍尔效应原理工作。
霍尔效应是指当通过一垂直于电流方向的磁场时，与之垂直的导体中产生电势差的现象。
霍尔位移传感器利用这一效应来测量物体的位移。
传感器由一个金属片和霍尔元件组成。
金属片固定在被测物体上，而霍尔元件则固定在不动的地方。
当物体位移时，金属片也会相应地移动。
当金属片在磁场中运动时，霍尔元件会检测到产生的磁场变化，并转化为电信号输出。
霍尔元件通常是一块半导体，它会感应金属片上的磁场。
当金属片靠近霍尔元件时，磁场增强，霍尔元件中的电荷受到影响，导致电势差产生。
这个电势差可以通过电路进行放大并测量。
通过测量电势差的大小，就可以得到物体的位移信息。
根据物体的位移方向，金属片和霍尔元件之间的磁场变化也会不同。
因此，霍尔位移传感器不仅能够测量物体的位移大小，还能够确定其方向。
总的来说，霍尔位移传感器利用霍尔效应原理，通过测量金属片在磁场中产生的电势差来实现物体位移的测量。
它具有响应速度快、精度高、结构简单等优点，被广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。
一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法[发明专利]
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专利名称：一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法专利类型：发明专利
发明人：施文斌,金丹,王帅,徐保国
申请号：CN202011572804.0
申请日：20201225
公开号：CN112815827A
公开日：
20210518
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于霍尔效应的角位移的测量装置，包括转盘、半圆形弧状磁钢、上磁轭、霍尔元件、下磁轭、转轴以及外壳，转轴设置在外壳中部，所述的转盘设置在外壳内，且转盘位于转轴上，转轴可带动转盘旋转，半圆形弧状磁钢设置在转盘上表面，上磁轭设置在外壳内顶部壁面上，下磁轭设置在外壳内底部壁面上，且上磁轭与下磁轭位置相对，上磁轭与下磁轭侧面设置有一间隙，霍尔元件设置在所述的间隙内，霍尔元件与上磁轭与下磁轭均不接触，本发明针对常用的霍尔式角位移传感器线性误差大，测量系统结构复杂，需要信号处理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的这一问题，提出了一种基于霍尔效应的角位移的测量装置及测量方法，工作稳定可靠，而且实施方便，经济效益好。
申请人：武汉航空仪表有限责任公司
地址：430074 湖北省武汉市洪山区东湖东路2号
国籍：CN
代理机构：中国航空专利中心
代理人：杜永保
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霍尔位移传感器
霍尔传感器资料霍尔效应定义：霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855～1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
霍尔传感器定义：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
霍尔元件定义：根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器工作原理霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。
它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。
霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。
[1]1 直放式电流传感器（开环式）众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。
这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。
2 磁平衡式电流传感器（闭环式）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。
霍尔式位移传感器实验报告
霍尔式位移传感器实验报告霍尔式位移传感器实验报告引言：霍尔式位移传感器是一种常用的非接触式位移传感器，可以测量物体的位移大小。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，探究霍尔式位移传感器的工作原理和性能特点。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握霍尔式位移传感器的工作原理，了解其特点和应用场景，并通过实验验证其测量精度和稳定性。
二、实验原理霍尔式位移传感器利用霍尔效应来测量物体的位移。
霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体两侧产生电势差。
利用这一原理，霍尔式位移传感器可以通过测量电势差的大小来确定物体的位移。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和仪器，包括霍尔式位移传感器、电源、数字万用表等。
2. 将霍尔式位移传感器固定在待测物体上，并连接电源和数字万用表。
3. 调整电源的输出电压，使其适合传感器的工作范围。
4. 缓慢移动待测物体，观察数字万用表上的数据变化，并记录下来。
5. 反复进行多次实验，以保证实验结果的准确性和可靠性。
四、实验数据分析通过实验得到的数据，我们可以进行进一步的分析和计算，以评估霍尔式位移传感器的性能。
1. 测量精度：通过对实验数据的比较和统计，可以计算出霍尔式位移传感器的测量精度。
精度越高，表示传感器的测量结果与实际值的偏差越小。
2. 稳定性：通过观察实验数据的变化趋势，可以评估霍尔式位移传感器的稳定性。
稳定性好的传感器在不同条件下测量结果的波动较小，具有更高的可靠性。
3. 响应时间：通过分析实验数据中位移变化和传感器响应的时间差，可以计算出霍尔式位移传感器的响应时间。
响应时间越短，表示传感器对位移变化的反应速度越快。
五、实验结果与讨论根据实验数据的分析和计算，我们可以得出霍尔式位移传感器的性能评估结果。
在此基础上，我们可以讨论传感器的优缺点以及适用的应用场景。
1. 优点：霍尔式位移传感器具有非接触式测量、高精度、稳定性好等优点。
它可以用于测量各种物体的位移，特别适用于高温、高湿、易腐蚀等恶劣环境。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理位移传感器是一种用于测量物体位移或者位置的设备，广泛应用于工业自动化、机械创造、航空航天等领域。
它能够将物体的位移转化为电信号输出，提供准确的位移测量数据，为工程师和研究人员提供重要的参考信息。
一、工作原理位移传感器的工作原理基于不同的技术原理，常见的包括电阻式、电容式、电感式、光电式和霍尔效应式等。
以下将分别介绍这些工作原理。
1. 电阻式位移传感器电阻式位移传感器利用电阻值的变化来测量位移。
它通常由一个电阻元件和一个滑动触点组成。
当物体发生位移时，滑动触点会相应地改变与电阻元件之间的接触面积，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。
2. 电容式位移传感器电容式位移传感器利用电容值的变化来测量位移。
它由两个电极之间的电介质组成，当物体发生位移时，电介质的相对位置会发生改变，从而改变电容值。
通过测量电容值的变化，可以确定物体的位移。
3. 电感式位移传感器电感式位移传感器利用电感值的变化来测量位移。
它由一个线圈和一个磁铁组成，当物体发生位移时，磁铁的位置相对于线圈会发生改变，从而改变电感值。
通过测量电感值的变化，可以确定物体的位移。
4. 光电式位移传感器光电式位移传感器利用光的传输和接收来测量位移。
它由一个光源和一个光敏元件组成，当物体发生位移时，光线的传输路径会发生改变，从而改变光敏元件接收到的光强度。
通过测量光强度的变化，可以确定物体的位移。
5. 霍尔效应式位移传感器霍尔效应式位移传感器利用霍尔元件的特性来测量位移。
霍尔元件是一种基于霍尔效应的半导体器件，当物体发生位移时，磁场的强度和方向会发生改变，从而改变霍尔元件的输出电压。
通过测量输出电压的变化，可以确定物体的位移。
二、应用领域位移传感器广泛应用于各个领域，以下列举几个常见的应用领域。
1. 工业自动化在工业自动化领域，位移传感器被用于监测机器人的位置和姿态，实现精确的定位和运动控制。
它还可以用于测量生产线上的物体位置，确保生产过程的准确性和稳定性。
一种新型差动位移变换器
一种新型差动位移变换器
周薇;吕国强;鲍亚子;尹成竹
【期刊名称】《计量学报》
【年(卷),期】2001(022)001
【摘要】本文通过对三段式差动电感变换器轴向磁场分布的研究，找出了其非线性的根本原因，并针对这个问题提出了一种新颖的差动式电感变换器的结构形式。
实验测试证明，这种结构的变换器的线性范围较同样长度尺寸的传统三段式变换器宽rn，且灵敏度高、漂移小，精度能够达到要求，同时其结构和绕线工艺也较传统的三段式位移变换器简单，便于工厂进行大批量的生产。
【总页数】6页(P63-68)
【作者】周薇;吕国强;鲍亚子;尹成竹
【作者单位】上海交通大学仪器制造系,;合肥工业大学精密仪器系,;安徽省传感器厂,;安徽省传感器厂,
【正文语种】中文
【中图分类】TN712+.1
【相关文献】
1.基于霍尔效应的新型差动式角位移传感器 [J], 刘昕彤;孙士尉;张铁壁;李娜
2.一种新型差动变压器式角位移传感器 [J], 孟武胜;苗溢文;董蓉
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基于霍尔效应的角位移传感器演示仪
基于霍尔效应的角位移传感器演示仪唐亚明;葛松华;杨清雷【摘要】应用霍尔效应实现了对角度改变的显示,把一个非电量转换成电量输出,使得容易实现对角度的测量和自动控制.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2014(027)003【总页数】3页(P53-54,86)【关键词】霍尔效应;角位移;演示装置【作者】唐亚明;葛松华;杨清雷【作者单位】青岛科技大学,山东青岛266042;青岛科技大学,山东青岛266042;青岛科技大学,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O4-33由物理学可知，当电流IC通过半导体片时，若在垂直于电流IC的方向施加磁场B，则半导体片两侧面会出现横向电位差，如图1所示。
当电子所受到的洛仑兹力(fL)与电场力(fE)二力作用平衡时，电子的积累便达到了动态平衡。
这时在两横端面之间建立的电场称为霍尔电场EH，相应的电压称为霍尔电压VH，其大小可表示为VH=，式中RH为霍尔常数，令，可得:图1 霍尔效应原理图图2 霍尔电压输出与磁场角度的关系由上式可知，当电流IC一定时，霍尔电压与磁感应强度B成正比，当磁感应强度B和半导体片平面法线n成一定角度θ时(见图2)，实际上作用于半导体片的有效磁场是其法线方向的分量，即Bcosθ，这时的霍尔电压输出为:［1-5］1 霍尔式角度位移传感器演示仪结构1．1 制作材料和安装材料:永久磁铁、厚度为5 mm和10 mm有机玻璃板、Ф2 mm、Ф6 mm和Ф15 mm有机玻璃棒、三氯化甲烷(氯仿)、粘黏剂、开关导线、电阻电容、集成放大器、数显表头、电源变压器等电子元件。
［6-7］用一段Ф6 mm有机玻璃棒做演示仪的转轴2，一端用氯仿粘接Ф15 mm有机玻璃棒(长约20 mm)作为旋转手轮1，另一端用锯锯出槽口，镶嵌上霍尔片(或称半导体片)6，霍尔片四根引线7，用粘黏剂粘贴在转轴上，经信号连接线到测试仪的各个端口。
用Ф2 mm有机玻璃棒做指针5，锉尖一头，另一头粘接在转轴上，要求指针和霍尔片在空间处于同一平面内。
基于霍尔效应的新型差动式角位移传感器
基于霍尔效应的新型差动式角位移传感器刘昕彤;孙士尉;张铁壁;李娜【期刊名称】《微特电机》【年(卷),期】2017(045)011【摘要】A new angular displacement sensor based on Hall effect was designed.The sensor includes turntable,semicircular arc magnet,upper magnetic yoke,Hall elements and lower magnetic yoke,and the semicircular arc magnet were fixed on the turntable,the magnetic flux generated by semicircular arc magnet go through upper magnetic yoke,lower magnetic yoke and two Hall sensors.When angular displacement was happened on the turntable,the two parts magnetic flux produced by arc magnet were changed,then two Hall elements which were connected differentially could output voltage which was proportional to angular displacement.According to the Ohm's law of magnetic circuit and the Hall effect,the static characteristic of the sensor was deduced;the sensor prototype was fabricated finally,and the correctness of the working principle was verified by the actual characteristic measurement,and the results show that the sensitivity of sensor is about 52.5 m V/(°),the linear error is about 0.53％.%设计了一种基于霍尔效应的差动式角位移传感器.传感器主要包括转盘、半圆形弧状磁钢、上磁轭、霍尔元件和下磁轭5部分,其中弧状磁钢固定在转盘上,产生的磁通经过上、下磁轭后分别穿过两个霍尔元件.当转盘产生角位移时,经过磁轭的两部分磁通变化,对应的两个霍尔元件经过差动连接后,输出与该角位移成正比的霍尔电势.根据磁路的欧姆定律和霍尔效应,对传感器的静态特性进行了理论推导;最后制作了传感器样机,通过实际的特性测定验证了该工作原理的正确性,且实验结果表明传感器的灵敏度约为52.5 mV/(°),线性误差约为0.53％.【总页数】3页(P78-80)【作者】刘昕彤;孙士尉;张铁壁;李娜【作者单位】河北水利电力学院,沧州 061001;河北水利电力学院,沧州 061001;河北水利电力学院,沧州 061001;河北水利电力学院,沧州 061001【正文语种】中文【中图分类】TP212.1【相关文献】1.一种新型差动式压电加速度传感器 [J], 刘俊;秦岚;刘京诚;李敏2.基于霍尔效应的角位移传感器演示仪 [J], 唐亚明;葛松华;杨清雷3.MLX90393的霍尔效应空间角位移传感器设计 [J], 汪浩宇; 韩嘉骅4.新型差动式集成硅微声传感器 [J], 徐涛;钟先信;温志渝;费龙5.寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统 [J], 王伟;彭东林;石照耀;赵勇图因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
霍尔元件在角位移传感器中的应用
霍尔元件在角位移传感器中的应用刘荣先【摘要】现在普遍使用的是接触式角位移传感器,这类传感器存在着许多缺点,最关键的一个就是使用寿命短,更换比较频繁.为了解决这个难题,经过几年的精心研究发现,通过使用霍尔元件研制出的非接触角位移传感器能够大大提高角位移传感器的使用寿命,使人们在传感器领域取得了较大的突破.【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(021)004【总页数】3页(P21-23)【关键词】非接触;霍尔效应;角位移传感器【作者】刘荣先【作者单位】扬州大学汽车工程实验总厂,江苏扬州 225009【正文语种】中文【中图分类】TN3880 引言传统的角位移传感器一般是接触式角位移传感器，通过机械部件即电刷和电阻基片滑动接触，随着相对位移，电阻值改变，输出电压信号相应改变。
这些机械部件易产生磨损，随着工作机械的振动，接触片可能产生瞬间脱开，接触不良。
随着使用时间增加，电刷和电阻基片的磨损屑易附着在电刷和电阻基片之间，会产生接触不良或输出阻值的改变，最后导致输出信号无法正常输出，使用寿命受到限制［1］。
利用霍尔元件研发出非接触式角位移传感器，克服了传统接触式角位移传感器的缺陷，具有体积小、性能好、寿命长、工作可靠［2－3］、制造工艺简单、可用编程方法消除因其他零部件带来的误差等优点。
1 霍尔元件的工作原理如图1所示，在元件的控制电流端通以电流I，并在平面导体的法线方向上，施加一磁场强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间）将产生一个电势VH（称霍尔电势或霍尔电压），其大小正比于电流强度I和磁感应强度B的乘积，即VH∝IB，这一现象就是常称的霍尔效应［4］（见图1）。
由物理学可知，当电流通过半导体时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则半导体片两侧面会出现横向电位差，当洛仑兹力（fL）与电场力（fE）二力作用平衡时，电子的积累便达到了动态平衡。
这时在两横端面之间建立的电场称为霍尔电场EH，相应的电势称为霍尔电势VH［5］，其大小可表示为VH ＝式中RH为霍尔常数，令可得VH由上式可知，当电流I一定时，霍尔电势VH与磁感应强度B成正比，当磁感应强度B和元件平面法线n成一定角度θ时（见图2），实际上作用于元件的有效磁场是其法线方向的分量，即Bcosθ，这时的输出为VH ＝KHIBcosθ［5］。
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刘昕彤 等
基 于 霍 尔 效 应 的 新 型 差 动 式 角 位 移 传 感 器
刘昕彤 ， 孙士尉 ， 张铁壁 ， 李 娜
（ 河 北水利 电力学 院， 沧州 ０ ６ １ ０ ０ １ ）
摘
要： 设计了一种基于霍尔效应 的差 动式 角位 移传感 器 。传感 器主要 包括 转盘 、 半 圆形 弧状磁 钢 、 上磁轭 、
霍尔元件 和下磁轭 ５部分 ， 其 中弧状磁钢 固定在 转盘上 ， 产生 的磁 通经过上 、 下磁轭后 分别穿过两 个霍尔元 件。 当 转盘产生角位移时 ， 经过磁轭 的两部分磁通 变化 ， 对应 的两个 霍尔元件经过差动连接 后 ， 输 出与该 角位移成 正 比的 霍尔 电势 。根据磁路 的欧姆 定律和霍尔效应 ， 对传感器 的静态特性进行 了理论推导 ； 最后制 作 了传感 器样机 ， 通过 实际 的特性测定验证 了该工作原理 的正确性 ， 且实验 结果表 明传感 器 的灵 敏度 约为 ５ ２ ． ５ ｍＶ ／ （ 。 ） ， 线 性误差 约为
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０． ５３％ 。
关键 词 ： 角位移传感器 ； 霍尔效应 ；磁路分析 ；特性 测定
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ２ ． １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ － ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ７ ） １ １ － ０ ０ ７ ８ － ０ ３
Ａ Ｎｏ ｖｅ ｌ Ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ Ａ ｎｇ ｕ ｌ ａ ｒ Ｄｉ ｓ ｐ ｌ ａｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｈａ ｌ ｌ Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ Ｌ Ｉ Ｕ Ｘｉ ｎ — ｔ ｏ ｎ ｇ， ＳＵＮ Ｓｈ ｉ — ｗｅ ｉ ， ＺＨＡＮＧ 死 ｅ — ｂ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｎａ