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霍尔线位移传感器的工作原理

2008-6-4 11:13

霍尔线位移传感器的工作原理

霍尔式线位移传感器主要由两个半环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中心的锗材料
半导体霍尔片(敏感元件)装置构成。此外,还包括测量电路(电桥、差动放大器等)及显
示部分。
图7-3(a)是两个结构相同的直流磁路系统共同形成一个
沿x 轴的梯度磁场。为使磁隙中的磁场得到较好的线性分布,在
磁极端面装有特殊形式的极靴。用它制作的位移传感器灵敏度很
高。霍尔片置于两个磁场中,细心调整它的初始位置,即可使初
始状态的霍尔电势为零。它的位移量较小,适于测量微位移和机
械振动等。
当霍尔元件通以恒定电流时,在其垂直于磁场和电流的方向
上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场中上、下移动
时,输出的霍尔电势V 取决于其在磁场中的位移量x。测得霍尔
电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
霍尔线位移传感器的工作原理
 
图7-3 线位移测量
由式(7-1)可知,当霍尔元件通以恒定的电流时,霍尔电压VH 仅与元件所在位置的磁感应强度B 有关,而梯度磁场在一定范围内沿垂直的x 方向上磁感应强度B 的梯度dB/dx
为一常数,因此当霍尔元件上、下移动时,霍尔电压随之的变化量为

霍尔线位移传感器的工作原理
即在一定范围内霍尔电压与位移量x 成线性关系,如图7-3(b)中实线所示。由式(7-2)
可知,磁场梯度越大,灵敏度Sn 就越高,沿霍尔元件移动方向上的磁场梯度越均匀,霍尔
电势与位移的线性度就越好。

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