霍尔压力传感器

汽车霍尔传感器的原理和应用1前言霍尔传感器是全世界排名第三的传感器产品，它被宽泛应用到工业、汽车业、电脑、手机以及新兴花费电子领域。

将来几年，跟着愈来愈多的汽车电子和工业设计公司转移到中国，霍尔传感器在中国市场的年销售额将保持 20%到 30%的高速增添。

与此同时，霍尔传感器的有关技术仍在不停完美中，可编程霍尔传感器、智能化霍尔传感器以及微型霍尔传感器将有更好的市场远景。

隨着霍尔传感器愈来愈宽泛地应用在汽车电子等领域，关怀它的人也愈来愈多，这里我们将介绍汽车霍尔传感器的原理和应用。

2霍尔效应原理和霍尔元件图 1图 1 中在一块半导体薄片 H 上 A+,A- 两电极之间通电，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向双侧电极C1,C2 之间会出现一个电压VH，这种现象就是霍尔效应，是由美国科学家爱德文·霍尔在 1879 年发现的。

VH称为霍尔电压。

这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向双侧偏转和聚集，因此形成一个电场，称作霍尔电场。

霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻挡载流子持续聚积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。

这时，片子双侧成立起一个稳固的电压VH，这就是霍尔电压，这个半导体薄片称为霍尔元件。

霍尔元件可用多种半导体资料制作，如Ge、 Si 、InSb 、GaAs、InAs 、InAsP 等等。

3.霍尔集成电路霍尔集成电路是汽车霍尔传感器的中心部分，它将很多非电、非磁的物理量比如力、力矩、压力、应力、地点、位移、速度、加快度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变为电量来进行检测和控制。

霍尔集成电路是由霍尔元件、差分放大器等电子元器件集成到同一块半导体芯片上构成，是一种磁敏传感器。

能够检测磁场及其变化，可在各样与磁场有关的场合中使用。

霍尔集成电路是以霍尔效应原理为基础工作的。

霍尔集成电路拥有很多长处，它们的构造坚固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频次高，耐震动，不怕尘埃、油污、水汽及盐雾等的污染或腐化。

第三章1．什么是真值?什么是约定真值?相对真值？答：真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念，一般是无法得到的。

所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。

实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。

相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值.2．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。

仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。

规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。

使用仪表测量参数时，测量的结果不可能绝对准确.这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响，也要产生一定的误差.所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值（真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。

通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差，因为测量过程还产生-二些附加误差。

附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。

如电源波动附加误差，温度附加误差等。

3．什么是仪表的反应时间?用什么方法表示？答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。

反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标.反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。

反应时间的表示方法有两种。

（1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值.仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63．2％所用的时间，即为反应时间.（2)用变化到新稳态值的95％所用的时间来表示反应时间.4．什么是压力?它的法定计量单位是什么？答：压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。

霍尔压力传感器的原理
霍尔压力传感器是利用霍尔效应来测量压力的一种传感器。

霍尔效应是指当通过一段导电材料中有电流流过时，垂直于电流方向的磁场产生一个电势差。

根据电势差的大小，可以间接测量出磁场的强度。

霍尔压力传感器利用这个原理来实现对压力的测量。

霍尔压力传感器由霍尔元件、磁场产生装置和信号处理电路组成。

磁场产生装置在传感器的工作面上产生一个均匀的磁场，而霍尔元件则安装在工作面上。

当受到外部压力作用时，受力部分会产生形变，从而改变传感器的压力分布。

这样，压力差异会使得电流分布发生变化，进而改变磁场在霍尔元件上的作用力，最终引起霍尔元件输出电势差的变化。

传感器的信号处理电路会对输出的电势差进行放大和滤波处理，然后转换成标准的电压或电流信号，以供外部设备进行读取和处理。

通过测量输出信号的变化，就可以得到受力部分所受的压力大小。

需要注意的是，霍尔压力传感器的灵敏度受工作面尺寸、霍尔元件材料和磁场产生装置等因素的影响，因此在实际应用中需要根据具体需求进行合理选择。

几种常见压力传感器的测量原理了解一下自动化技术的进步带动了工业设备的更新换代。

除了液柱式压力计、弹性式压力表外，工业设备中采用更多的是可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。

那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？1、压电压力传感器基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器。

压电传感器只可以应用在动态测量当中。

主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。

随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。

例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。

以压电效应为工作原理的传感器是机电转换式和自发电式传感器。

它的敏感元件是用压电材料制作而成的。

当压电材料受到外力作用时表面会形成电荷，电荷通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受外力成正比关系的电量输出。

它用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。

优点是：重量较轻、工作可靠、结构简单、信噪比高、灵敏度高以及信频宽等。

缺点是：有部分电压材料忌潮湿，因此需要采取一系列的防潮措施；而输出电流响应又比较差，就要使用电荷放大器或者高输入阻抗电路来弥补这个缺点。

2、压阻压力传感器压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。

不同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。

大多数金属材料与半导体材料都被发现具有压阻效应。

由于硅是现今集成电路的主要材料，以硅制作而成的压阻元件的应用就变得非常有意义。

电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变，而且也来自材料本身与应力相关的电阻，这使得其程度因子大于金属数百倍之多。

压阻压力传感器一般通过引线接入惠斯登电桥中。

平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态（称为零位），当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。

霍尔式压力传感器的原理
霍尔式压力传感器是一种基于霍尔效应的传感器，其原理是利用霍尔元件感应磁场的变化来测量压力的大小。

霍尔元件是一种能够感应磁场的半导体器件，在磁场的作用下，霍尔元件的电阻会发生变化。

当压力作用于传感器时，会导致传感器内部结构的形变，进而改变附近磁场的分布。

霍尔元件感应到的磁场变化将引起电阻值的变化，通过测量电阻值的变化即可得到压力的大小。

具体而言，霍尔式压力传感器通常由霍尔元件和磁体组成。

磁体一般是通过永久磁铁或电磁铁产生的，它在霍尔元件周围产生一个稳定的磁场。

当压力作用于传感器时，会导致传感器内部的挠度，进而改变磁体附近磁场的分布。

霍尔元件感应到的磁场变化将导致霍尔电压的变化，通过测量霍尔电压的变化即可得到压力的大小。

总结来说，霍尔式压力传感器利用霍尔元件感应磁场的变化来测量压力的大小。

它具有精度高、响应速度快、体积小等优点，广泛应用于工业自动化、汽车电子、航空航天等领域中的压力测量。

霍尔压力传感器的工作原理嘿，你有没有想过，在我们身边有很多神奇的小玩意儿，它们默默地工作着，却对我们的生活和科技发展有着巨大的贡献呢？今天呀，我就想跟你聊聊霍尔压力传感器这个超酷的东西。

我有个朋友叫小李，他在一家汽车制造厂里工作。

有一次我去他那儿参观，看到车间里有好多复杂的设备。

我就好奇地问他：“小李啊，这汽车里有这么多部件，你们怎么知道各个部分的压力情况呢？”小李神秘地一笑，指着一个小小的元件说：“就靠这个霍尔压力传感器啦。

”我当时就瞪大了眼睛，这小小的东西能有这么大能耐？那这个霍尔压力传感器到底是怎么工作的呢？咱们得先从霍尔效应说起。

想象一下，电子就像是一群调皮的小蚂蚁在导体里跑来跑去。

当有磁场作用在这个导体上的时候呢，这些“小蚂蚁”的运动就会发生变化。

就好比是一阵风吹过，原本乱哄哄到处跑的蚂蚁群，就会按照风的方向有一些新的排列和运动方式。

这就是霍尔效应，是不是还挺有趣的？在霍尔压力传感器里呀，有一个霍尔元件。

这个霍尔元件可是个关键角色呢。

当压力施加到传感器上的时候，会引起一些物理量的变化。

比如说，可能会使某个部件发生微小的形变。

这时候就好像你按了一下一块有弹性的小蛋糕，蛋糕会凹下去一点。

这个微小的形变会导致磁场的变化。

这磁场一变化呀，对于霍尔元件里的那些“小蚂蚁”电子来说，可就是大事情了。

我记得我跟小李讨论这个的时候，他特别兴奋地给我解释。

他说：“你看啊，就像你在一个平静的湖面上划船，突然来了一阵波浪（这波浪就像是磁场的变化），那你划船的方向和力度肯定就得调整啦。

电子也是这样，磁场变了，它们在霍尔元件里产生的霍尔电压也就跟着变了。

”这个霍尔电压的变化和压力是有一定关系的。

就像你踩油门，汽车速度就会加快，压力变化，霍尔电压也会按照一定的规律变化。

那这个霍尔电压的变化怎么就能告诉我们压力的大小呢？这就需要一些电路来帮忙啦。

这些电路就像是一个翻译官，它能把霍尔电压的变化“翻译”成我们能看懂的压力数值。

压力传感器工作理图解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：压力传感器工作原理图解随着自动化技术的进步，在工业设备中，除了液柱式压力计、弹性式压力表外，目前更多的是采用可将压力转换成电信号的压力变送器和传感器。

那么这些压力变送器和传感器是如何将压力信号转换为电信号的呢？不同的转换方式又有什么特点呢？今天电工学习网为大家汇总了目前常见的几种压的测量原理，希望能对大家有所帮助。

一、压电压力传感器压电式压力传感器主要基于压电效应（Piezoelectric effect），利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，比如很多压力变送器和压力传感器。

压电传感器不可以应用在静态的测量当中，原因是受到外力作用后的电荷，当回路有无限大的输入抗阻的时候，才可以得以保存下来。

但是实际上并不是这样的。

因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。

它主要的压电材料是：磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。

压电效应就是在石英上发现的。

当应力发生变化的时候，电场的变化很小很小，其他的一些压电晶体就会替代石英。

酒石酸钾钠，它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的，但是，它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。

磷酸二氢胺是一种人造晶体，它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用，所以，它的应用是非常广泛的。

随着技术的发展，压电效应也已经在多晶体上得到应用了。

例如：压电陶瓷，铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。

以压电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器。

它的敏感元件是用压电的材料制作而成的，而当压电材料受到外力作用的时候，它的表面会形成电荷，电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后，就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。

它是用来测量力以及可以转换成为力的非电物理量，例如：加速度和压力。

霍尔式传感器霍尔式传感器是基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。

虽然它的转换率较低，温度影响大，要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔式传感器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽（从直流到微波），动态范围（输出电动势的变化）大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动化技术和信息处理等方面得到广泛的应用。

一、工作原理与特性（一）霍尔效应金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

假设薄片为N型半导体，磁感应强度为B的磁场方向垂直于薄片，如图6所示，在薄片左右两端通以电流I(称为控制电流)，那么半导体中的载流子(电子)将沿着与电流I的相反方向运动。

由于外磁场B的作用，使电子受到图6 霍尔效应原理图磁场力F L(洛仑兹力)而发生偏转，结果在半导体的后端面上电子有所积累而带负电，前端面则因缺少电子而带正电，在前后端面间形成电场。

该电场产生的电场力F E阻止电子继续偏转。

当F E与F L相等时，电子积累达到动态平衡。

这时，在半导体前后两端面之间(即垂直于电流和磁场的方向)建立电场，称为霍尔电场E，相应的电势就称为霍尔电势U H。

H若电子都以均一的速度v按图示方向运动，那么在B的作用下所受的力F L ＝evB，其中e为电子电荷量，e＝1.602×10-19C。

同时，电场E H作用于电子的力F＝-eE H，式中的负号表示力的方向与电场方向相反。

设薄片长、宽、厚分别为Hl、b、d，则F＝-eU H/b。

当电子积累达到动态平衡时F L＋F H＝0，即vB＝U H/b。

H而电流密度j=-nev，n为N型半导体中的电子浓度，即单位体积中的电子数，负号表示电子运动速度的方向与电流方向相反。

所以I=jbd=-nevbd，即v=-I/(nebd) 。

将v代入上述力平衡式，则得(5-2)式中R H��霍尔系数，R H＝-1/ne（m3·C-1），由载流材料物理性质所决定；k��灵敏度系数，k H＝R H/d（V·A-1·T-1），它H与载流材料的物理性质和几何尺寸有关，表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。