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霍爾效應(yīng)測厚儀原理
霍爾效應(yīng)測厚儀原理
霍爾效應(yīng)Hall Effect是一種磁電效應(yīng)，是德國物理學家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的。
霍爾效應(yīng)原理：是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)強的霍爾效應(yīng)。
利用霍爾效應(yīng)原理可以設(shè)計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為
UH=RHIB/d（18）
RH=1/nq（金屬）（19）
式中RH——霍爾系數(shù)：
n——載流子濃度或自由電子濃度；
q——電子電量；
I——通過的電流；
B——垂直于I的磁感應(yīng)強度；
d——導(dǎo)體的厚度。
對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬，霍爾系數(shù)表達式與式（19）不同，此處從略。
由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。
若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差與電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。
利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。
如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度。
根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
目前市場常用的霍爾效應(yīng)測厚儀有Magna-Mike8500霍爾效應(yīng)測厚儀和FH7200型/FH7400型霍爾效應(yīng)壁厚儀，都是用于測量非鐵磁性材質(zhì)的厚度，如塑料瓶，玻璃瓶的厚度。