在电子测量领域,利用霍尔效应制成的测量器件更是不胜枚举。 4.1 霍尔钳形电流表 载流线圈是电工设备以及机械加工中必不可少的装置,它也是科学研究和工程问题中最常用的一种磁体 [11]-[12] 用环形导磁材料作成铁芯,套在被测电流流过的导线上,如图 2 所示.电流感生的磁场聚集在铁芯中.在铁芯上开一个与霍尔元件厚度相等的气隙,并将线型霍尔元件紧紧地夹在气隙中间,霍尔集成电路就输出 与 被 测 电 流 成 正 比 的 霍 尔 电 势U H =K H IB= K'II0.式中I为工作电流,I0为被测电流. 近十多年来,根据这一原理制成霍尔钳形电流表,可以测量高达 2 000 A的电流.电流波形可以是 100 kHz 的正弦波和电工技术较难测量的高频窄脉冲,低端可以是直流电.由于测量回路与主回路隔离,具有测量精确度高,不需切断电路电流,功耗低等优点. 4.2 磁场计 [13] 将用霍尔元件制成的探头置于待测磁场中,并输入一定的工作电流 I,则有霍尔电势U H = K H IB 输出。通过对电流和电压的测量,即可得到磁场强度。其装置如下: 具体的操作步骤为: (1)将霍尔片竖直固定于一圆柱形筒内,将筒置于一圆心处挖去一合适大小面积的量角器 中,标出霍尔片法线方向在量角器上对应的角度。 (2)连接好电路,给霍尔片通一小的工作电流 Is(小于 10 mA)。 (3)将霍尔片放置于未知磁场的某一点,令 其法线在水平面内转动一周,观察霍尔电压的变化。 (4)记下最大霍尔电压值(U H )max,此时由公式 B=(U H )max/(k H Is)算出的磁感强度值即为该点磁场的大小;记下量角器上霍尔片的法线方向对应的角度,即为该点磁场的方向。 (5)改变霍尔片的位置,重复(3)、(4)步骤,即可测得二维空间中各点的磁场大小及方向。 (6)如果在某点垂直方向上将霍尔片法线转动一周,即可测得三维空间各点磁场的大小及方向。 对弱磁场进行检测时,可以采用高磁导率的磁性材料集中磁通(集束器)来增强磁场强度以方便测量.因霍尔元件尺寸极小,可进行多点检测,由计算机进行数据处理,得到磁场的分布状态,测量精度可从 1%到0.01%. 5 小结 霍尔效应的发现无疑为电子测量方法开拓了新的领域。其在各行各业对不同物理量的测量的应用也数不胜数。根据霍尔效应制成的各类仪表也在各个测量领域得到广泛使用。但对霍尔效应测量的系统误差的消除方法还有待提高,以减小测量误差。