一种新型三向力传感器的设计与研究

介绍了一种新研究设计的三向力传感器。置于分布磁场中的五个霍尔元件,将空间力通过弹性敏感元件转换成位移后,获得的霍尔电势进行运算,得到三向力所对应的三个电压输出。然后送进微机进行线性校准、动态补偿和降低向间干扰等方面的处理,使之具有良好的测量特性。     

霍尔式力传感器的研制

为了克服传统应变片式力传感器结构复杂、应变片之间平衡困难等缺点．将霍尔元件与弹性元件组合使用，利用霍尔元件能进行微小位移测量的优点，用霍尔元件代替应变片测量力传感器弹性体的形变，从而测量出力的大小．这种霍尔力传感器具有结构简单、精度高、线性好的优点，可作为便携式测量仪器的传感器使用．     

基于霍尔效应的雷电磁场测量装置

为了解决雷电磁场测量的二维局限性问题,利用霍尔效应原理,设计出一种新型雷电磁场测量装置。在三维正交的空间支架3个轴上,分别安置相互正交的霍尔元件,测量时为测量装置的电路和霍尔元件分别通上工作电流,将霍尔元件置于待测磁场中的指定测试点。根据所测霍尔元件的电压、霍尔系数以及霍尔元件工作电流,可以在3个正交方向上分别确定所述待测量磁场分量的大小,然后求出该点的总磁场方向和大小。此测量装置线路设计简单,可以放置在室外进行测量,具有成本低、安装方便、可直流电源供电和信号噪声小等特点,提高了雷电磁场测量的便捷性。     

单片机在物理量测量中的应用

为了提高霍尔元件测量位移时的精度,必须提高霍尔电势的测量精度。为了解决这个关键问题,本文设计了单片机扩展高精度数据采集装置,完成了关试验,获得了较好的效果。 应该说明,该数据采集装置的用途不仅上述一种,更换不同的传感器,配相应的软件,就可以对电、磁、声、光、热,力等各种物理量进行高精度测量,并进行相应的数据处理和运算。     

霍尔元件用于静电场测量的探索

利用型号为UGN3503的线性霍尔元件对静电场进行测量实验,发现霍尔元件对静电场有显著的、有规律的响应,且其测量曲线在某一区间内基本呈线性变化。实验表明UGN3503霍尔元件可以用于静电场测量。     

对提高硅材料体型霍尔元件主要参数的探讨

我院半导体厂生产的硅霍尔元件已定型。为使其更臻完善,现对霍尔元件的灵敏度(K_H)和温度系数(a)的改进进行初步探讨。一、提高硅霍尔元件灵敏度的出发点:对长宽比为1/b 的 N 型硅霍尔元件而言,其霍尔电动势 V_H 表达式为:     

利用霍尔元件测量空心铜管的线膨胀系数

膨胀系数用于表征固体材料的物理属性,具有广泛的科研和实践意义.为了减少物理量的测量个数、提高测量精度,根据霍尔元件在梯度磁场中的位移与霍尔电压的线性关系,提出了一种新的利用霍尔元件测量空心铜管线膨胀系数的实验方法.通过该方法测得一定温度范围内（20.6℃-70.6℃）空心铜管的线膨胀系数为1.6747×10-5/℃,与理论值1.67×10-5/℃相比,相对误差仅为0.27％,表明该测量方法具有较好的理论与实际应用价值.     

点阵式霍尔电流传感器的模型及实现

分析了基于长直载流导线磁场分布模型的点阵式霍尔电流传感器模型,就霍尔元件的数量与互感器测量不准确度之间的关系进行了仿真计算,发现由16个以上的霍尔元件构成的环形阵列具有较强的实用性,从工程实际出发,提出了采用印刷电路板技术实现点阵式霍尔电流传感器的制造方法,并利用16个霍尔元件设计制作了额定电流为3 kA的电流互感器样品,相关试验表明印刷电路板与霍尔元件构成的点阵式霍尔电流传感器线性度高,动态范围宽,质量轻,且价格低.     

基于Verilog-A语言的霍尔元件仿真模型的建立

在霍尔集成电路及霍尔传感器设计中,霍尔元件模型的建立直接决定该设计的精度。通过对霍尔元件的深入分析,与传统的四电阻惠斯通电桥模型、基本单元数量可缩比的精确仿真模型、等效集总电阻模型等相关霍尔元件模型进行比较,提出了一种精确改进的仿真模型。该仿真模型由8个电阻、4个反偏二极管、4个电流控制电压源和4个JFET组成。其中,八电阻网络可以更好地反映电流流动,4个反偏二极管用于表示霍尔元件的寄生效应,4个电流控制电压源用来模拟磁场和霍尔电压的关系,4个JFET可以有效提高霍尔元件的交流特性。该模型充分考虑了各种物理效应及寄生效应的影响,采用硬件描述语言Verilog-A实现,非常适合在Cadence Spectre环境下对霍尔元件及整个霍尔集成电路进行仿真分析。实验结果表明:该模型仿真精度高、结构简单、易于实现。     

霍尔元件自激场的计算与分析

针对霍尔式传感器的核心敏感部件——霍尔元件在通入工作电流后其自身产生的磁场(自激场)的磁感应强度进行计算，进而分析由霍尔元件组成的高斯计在测磁时由于自激场的存在所带来的误差。     

霍尔效应对磁场作用下电化学分形沉积物形貌的影响

运用霍尔效应的原理,分析了在磁场中电化学分形沉积物形貌与无外加磁场时电化学沉积物正常生长分形明显不同的原因,解释了分形沉积物形貌变化与外加磁场的方向、强度之间的关系,半定量分析了霍尔效应对电化学分形沉积的影响程度.研究结果表明:当无外加磁场时,在分形沉积物分枝上只存在平行于分枝的正向电压;当存在外加磁场时,因为霍尔效应,在分形沉积物分枝上,除了存在平行于分枝的正向电压外还存在垂直于分枝的切向电压,使后继的形核和生长在分枝的低电位侧占优势,这是造成沉积物形貌改变的重要原因.     

霍耳探头的自生磁场对磁场测量的影响

在采用霍耳探头测磁场时，必须考虑到探头的自生磁场所引起的测量误差。利用毕奥沙伐定律和镜像法证明了自生磁场对测量螺线管的磁场所引起的误差不能忽略；对测量电磁铁气隙中的磁场的误差可以忽略。     

稳恒电流电能输运问题分析

分析了稳恒电流电能传输的空间局域性,认为稳恒电流也存在着趋肤效应,其机制是电流的磁场力作用产生了霍尔电场,霍尔电场对载流子做功使之在晶格势场中的能态升高,载流子远离了原子实,产生了霍尔电压.霍尔电场与电流磁场构成的玻印亭矢量表示了稳恒电流能量的传输方向,稳恒电流能量是在导体内部传输的.     

对霍尔效应测量磁场实验的方法改进

针对大学物理实验中"霍尔效应法测量磁场"项目只能测长直螺线管轴线上的磁场分布的不足,提出一种改进方法,测量任一未知磁场在二维空间中的分布,进而可扩展到测量三维空间磁场的分布。经改进后的实验可使学生深刻理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质,并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出,培养学生的创新意识。     

霍耳测量中的新效应

用霍耳效应法测量磁场，观察到了一种新效应，即当霍耳电极不恰好处在同一等位线上时，磁阻效应对不等位电压也有贡献，从而影响到磁场测量的准确度。提出了一种克服这一困难的新方法．     

量子霍耳效应的半经典分析

霍耳效应的解释是以电场、磁场等基本经典概念为基础；而量子霍耳效应的本质是一种量子力学效应．本文避开量子力学高深的数学语言，以经典分析的手法对量子霍耳效应的一些基本概念及实验结果给出较园满的解释．     

亥姆霍兹线圈的磁场及其测量

给出了一种测量亥姆霍兹线圈磁场分布的一种新方法。利用单片机技术将霍耳探头所检测到的磁感应强度的信号显示到点阵屏上,在磁场中移动霍耳探头即可将亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布规律以曲线和数显的形式显示出来。在教学和科研中具有一定的使用价值。     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.     

电解质溶液Hall效应的等效测量原理和实现方法

本文从电解质溶液Ｈａｌｌ效应的基本关系式出发，分析了电解质溶液Ｈａｌｌ效应的测量问题。     

用霍尔效应实验仪测量周围环境磁场的探究

在原霍尔效应实验的基础上,运用磁场叠加原理,提出用作差法和电位调零法来测量霍尔电压,这两种方法不仅能够消除不等位电势差与环境因素对霍尔效应实验的影响,还能够很好地测量外界环境磁场在霍尔片所在位置处的磁感应强度的大小.