霍尔传感器测量电参量计算公式和工作原理
霍尔传感器测量电参量计算公式和工作原理
采用霍尔检测技术,可以克服互感器的一些缺点,比如电流互感器只能测量交流信号，而霍尔电流传感器能测量除了交流信号，还是测量直流信号；霍尔传感器还能测量可变频率的各种波形信号，可谓是测量能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。
因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品。在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压、大电流的参数的测量。
电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器,传感器可测量从直流到100khz的交流量在自动测控系统中,常需要测量和显示有关电参量。目前大多数测量系统仍采用变压器式电压、电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比和相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。
一个n型半导体薄片,长度为l,宽度为s,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为b的磁场,若在长度方向通以电流ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并*在导体两端形成一个稳定的电动势uh,这就是霍尔电动势(或称之为霍尔电压),这种现象称为霍尔效应。霍尔电压的大小uh=rib/d=khicb,其中r为霍尔常数；kh为霍尔元件的乘积灵敏度。
由霍尔电压公式可知：对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度kh是一恒定值,则uh∝icb,只要通过测量电路测出uh的大小,在b和ic两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成b或j的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成b和i乘积的未知量亦可进行测量。电参量的测量就是根据这一原理实现的。
若控制电流ic为常数，磁感应强度b与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流传感器测电流，若磁感应强度b为常数，ic与被测电压成正比，可制成电压传感器测电压，利用霍尔电压、电流传感器可测交流电的功率因数、电功率和交流电的频率。
由uh=kicb可知：若ic为直流，产生磁场b的电流io为交流时，uh为交流；若io亦为直流，则输出也为直流。当ic为交流，io亦为直流时，输出与ic同频率的交流且其幅值与被测直流io大小成正比，改变被测电流io的方向，输出电压uh极性随之改变。故利用霍尔传感器，既可对直流量进行测量，亦可对交流量进行测量。
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由霍尔电压公式可知：对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度kh是一恒定值,则uh∝icb,只要通过测量电路测出uh的大小,在b和ic两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成b或j的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成b和i乘积的未知量亦可进行测量。电参量的测量就是根据这一原理实现的。
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由uh=kicb可知：若ic为直流，产生磁场b的电流io为交流时，uh为交流；若io亦为直流，则输出也为直流。当ic为交流，io亦为直流时，输出与ic同频率的交流且其幅值与被测直流io大小成正比，改变被测电流io的方向，输出电压uh极性随之改变。故利用霍尔传感器，既可对直流量进行测量，亦可对交流量进行测量。
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