詳解可自動(dòng)定標(biāo)的高精度磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)

該測(cè)量?jī)x可以完成對(duì)穩(wěn)恒場(chǎng)，脈沖場(chǎng)峰值，交變場(chǎng)正負(fù)峰值、峰峰值及其頻率的測(cè)量，同時(shí)具有自動(dòng)測(cè)量功能。

圖1：霍爾效應(yīng)原理圖

測(cè)量原理

霍爾效應(yīng)的基本原理如圖1所示。在Y方向通以電流I，并在Z方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為90的磁場(chǎng)，那么載流子在X方向受到洛侖茲力作用而在兩端產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)EH。根據(jù)霍爾效應(yīng)制造的霍爾器件是具有一定形狀的半導(dǎo)體薄片，其霍爾電動(dòng)勢(shì)為：

EH=RH（IB0/d）（1）

式中，RH為與材料有關(guān)的霍爾系數(shù)，d為霍爾器件的厚度，I為流過(guò)霍爾器件的電流，Bo為外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)一個(gè)霍爾器件而言，在電流I恒定的情況下，EH與外磁場(chǎng)Bo成正比，設(shè)比例系數(shù)K=RH。因此，對(duì)于不同的霍爾傳感器，可以通過(guò)改變工作電流I，使其具有相同的比例系數(shù)。

霍爾器件的定標(biāo)就是確定霍爾電動(dòng)勢(shì)EH與外磁場(chǎng)Bo的比例關(guān)系。所以在霍爾器件的線性區(qū)，可以通過(guò)改變工作電流I，使其達(dá)到預(yù)先設(shè)置的霍爾電動(dòng)勢(shì)EH與外磁場(chǎng)Bo的比例關(guān)系，從而完成線性區(qū)的定標(biāo)。把對(duì)應(yīng)工作電流下的非線性區(qū)霍爾電動(dòng)勢(shì)與外磁場(chǎng)Bo作成數(shù)據(jù)表格存儲(chǔ)在一個(gè)串行的E2PROM中，測(cè)量時(shí)就可以通過(guò)查表和線性擬合的方法求得外磁場(chǎng)Bo。因此，只需在霍爾器件探頭上封裝一個(gè)串行E2PROM，將該探頭的工作電流和對(duì)應(yīng)的非線性區(qū)表格存儲(chǔ)在其中即可。更換探頭后磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x的CPU可以從E2OPROM中取得該探頭的工作電流，然后調(diào)節(jié)一個(gè)可控的恒流源完成定標(biāo)工作。