霍尔传感器在电气仪表中的应用

霍尔传感器在电气仪表中的应用
摘要:近年来，随着科学技术的不断发展，霍尔传感器作为一种基于霍尔效应、具备非电量参数与电量参数转换功能的装置，在电气仪表测量领域中得到广
泛应用，对电气仅表运行质量及效率的提升有着重要意义。

因此，为充分发挥霍
尔传感器的性能优势，本文对霍尔传感器的工作原理、霍尔元件定义、霍尔效应
进行阐述，对霍尔传感器在电气仪表中的具体应用情况进行探讨，希望藉此总结
应用经验，对霍尔传感器应用体系进行创新优化。

关键词:霍尔传感器:电气仪表:应用
1、霍尔传感器的基本概述
1.1霍尔效应
霍尔效应是由于物体运动产生的电荷受到磁场作用力和电场作用力的共同影
响而产生的，属于电磁效应的一种现象。

霍尔效应首先是在研究金属导体的时候
发现的，后来在半导体和导电流体中也发现了这种现象，并且比金属导体强的多。

当载流导体装置处于静止状态，并且置于磁场运行系统中时，如果该导体的电流
运动方向与磁场的运动方向不一致的时候，该载流导体装置上平行于磁场方向
和电流方向的两个不同面之间会产生一个电压，即电动势，这个电动势就叫做霍
尔电动势，而这种现象就是霍尔效应。

霍尔效应从发现至今100多年的时间，经
历了三个阶段:第一阶段，由于没有得到充分的重视，应用价值不大，基本处于
停顿状态:第二阶段, .随着半导体材料的广泛应用，推动了霍尔元件的应用:第
三阶段，随着集成电路的快速发展，人们开始将霍尔元件进行集成，形成霍
尔传感器，并实现了工业化，目前得以广泛的应用”。

1.2霍尔元件
霍尔元件是在发现霍尔效应的基础上发展起来的一种特殊的磁敏感元件。

它
是以半导体为材料，选择溅射工艺进行制作形成的，具有体积小、性能高、成本
低等显著优点，广泛应用于计算机、自动化、测量等领域。

由于半导体材料的使用，使霍尔元件的敏感性大幅度提高，能够有效的感应到温度等参数的变化情况。

一般情况下，霍尔元件分为霍尔线性器件和霍尔开关器件两种类型。

霍尔线性器
件能够直接检测出受测体本身的磁特性，能够输出模拟信号，一般用于测量电流、电压等参数。

霍尔开关器件根据感应方式的不同分为单极性、双极性和全极性三
种类型，主要用于输出数字量。

如果在运行过程中霍尔元件测量得到不同的电阻值，会导致磁场产生的电阻也不稳定。

因此，为了保证霍尔元件的高效运行，在
使用期装置时，应配置一个与磁场运行系统对应的电势补偿电路和温度补偿电路。

1.3霍尔传感器
霍尔传感器是指基于霍尔效应，将霍尔元件与补偿电路、稳压电源、放大器
等装置集成在同一个芯片中形成的一种磁场传感器。

其中稳压电源能够为控制电
路提供必要的电源支持，保证控制电路的正常运行，并且能够对整个传感器系统
进行调节，包括电流和电阻的调节。

根据霍尔元件分类的不同，霍尔传感器同样
分为线型传感器和开关传感器两种类型。

线型霍尔传感器输出的电压与磁场强
度在一定的磁感应强度范围内呈线性关系，--般适应于电流和电压等参数的
测量:开关型霍尔传感器主要输出数字量，具有无磨损、无抖动、精度高、输出
波形清晰等显著优点。

由于霍尔传感器中的霍尔元件能够在恒定的磁场系统中进
行转动。

因此，霍尔电动势可以直观的反映霍尔传感器运行过程中的转角参数变
化的状况。

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2、霍尔传感器在电气仪表中的应用
霍尔传感器由于其高灵敏性、高稳定性、耐高温、体积小、抗冲击性等显著
优点，广泛应用于汽车工业、自动化、信息处理等各个领域。

其中，在电气仪表
领域中的应用尤为突出”。

霍尔传感器在电气仪表中的应用主要包括电流、压力、转速等参数的测量，具体内容如下:
2.1对电气仪表电流的测量
电气仪表运行时的电流参数的测定，需要霍尔传感器按如下方法实现:首先，在测量电流时，将通电的导线置于安装有霍尔元件的整个磁场运行系统中。

在此
条件下，电气仪表运行过程中会有一定的电流通过导线，在磁场运行系统中的霍
尔元件便会产生一定的电压信号。

如果测量区域中的霍尔传感器的电流的大小和
电流的流向发生变化，磁场运行系统中相对应的电压信号势必会发生变化。

由于
霍尔传感器中有放大器装置，这样的变化波动会同时促使传感器装置感应到电压
信号的变化，并通过放大器装置对其进行二次整流和放大后，最终获得电流值大小，即完成电流的测量任务"。

2.2对电气仪表压力的测量
电气仪表运行时的油压等压力参数测定的实现，其关键点在于电气仪表运行时，霍尔传感器装置能够将运行过程中出现的非电量信号转变为电量信号。

使用
霍尔传感器对电气仪表的压力参数进行测量时，需要按如下方法实现:首先，将
霍尔传感器的各部分元件固定在电仪仪表系统中的弹性薄膜、波尔登管等弹性元
件的一侧。

在电气仪表运行过程中，系统中的弹性元件会在压力作用下产生一
定的位置变化，而且这种位移变量同时会对霍尔元件的位置产生作用，使其
在具有线性变化的磁场中进行有规律的移动，最终会产生并且输出与此规律性移
动相对应的霍尔电动势。

但是，由于弹性薄膜、波尔登管等弹性元件的弹性位移
变化范围-般比较小，仅能够支持变化范围比较微小的参数的检测。

同时，由于
当前我国在此方面的技术条件还不够成熟。

因此，目前霍尔传感器多用于电气仪
表
中油压等微小压力的测量工作甲。

2.3对电气仪表转速的测量
电气仪表运行时的转速参数的测定，需要霍尔传感器按如下方法实现:首先，将一个能够独立运行的圆盘装置置于待测转速的转轴之中。

同时，这个圆盘装置
要尽可能的靠近霍尔传感器装置及其所处的磁场运行系统中。

在磁场系统运行过
程中，圆盘装置会通过自身的转动作用使其磁阻参数随着气隙的变化同样产生周
期性的变化。

霍尔传感器之所以能够对电气仪表的转速参数进行测量，主要通过
以下两种方式实现:第一，在增设的圆盘装置外部边缘粘贴一个小磁钢装置，并将霍尔传感器装置置于其附近。

在转动圆盘装置的过程中，粘贴的小磁钢装置会转动到霍尔传感器附近，并输出相应的磁脉冲信号。

第二，在增设的圆盘装置背面粘贴一个小磁钢装置，并且同时接近正在转动的齿轮装置。

在齿轮装置转动的过程中，会同时引发霍尔传感器的磁感应状态，并输出相应的磁脉冲信号。

以上两种方式输出的脉冲信号，通过放大器装置对其进行二次整流和放大后，可以实现对电气仪表转速的测量工作。

结语
综上所述，霍尔传感器作为检测的基本工具，能够将被测非电量参数转化为电量参数，实现对不同过程的控制。

由于霍尔传感器本身具有高灵敏性、高稳定性、耐高温、体积小、抗冲击性等显著优点，不仅在汽车工业、自动化、信息处理等领域应用广泛，而且对电气仪表运行过程中电流、压力、转速等参数的测量也表现出良好的应用价值和潜在优势。

因此，通过本文对霍尔传感器概况的分
析和在电气仪表领域的应用分析，期望能够为相关方面的研究提供参考，最终提高霍尔传感器的应用价值。

参考文献：
[1] 季建珍. 霍尔传感器在电气仪表中的应用[J]. 电子世
界,2017(20):185-186.。