霍尔效应实验论文霍尔效应论文

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1、霍尔效应实验论文霍尔效应论文差分霍尔效应加速度测量方法及其线性实验模拟摘要:对磁场中对称结构的霍尔元件的输出特性进行研究,提出一种差分霍尔效应加速度测量方法。基于线性霍尔元件和圆柱形永磁体设计加速度测量模型,两个霍尔元件与磁体构成对称互补结构,以差分方式输出信号电压。建立加速度与输出电压的线性关系,实现以非接触的方式测量加速度。模型的对称互补式设计,减小了非线性因素对测量的影响,改善了输出线性度。差分式电压输出,能够抑制共模干扰和零点漂移,并提高了信号幅度。对模型进行线性模拟实验,实验结果符合理论结论。数据分析显示,测量

2、方法具有较高灵敏度和线性度。　　关键词:加速度;测量方法;测量模型;差分霍尔效应;非接触式　　DifferentialHall-effectAccelerationMeasurementMethodand　　ItsLinearExperimentalSimulation　　LIFaming,QIUZhaoyun,JIANGGuangdong　　(WeifangMedicalUniversity,Weifang,261053,China)　　Abstract:OutputcharacteristicsHallelement

3、inthemagneticfieldsymmetrystructurearestudied,aHall-differentialaccelerationmeasurementmethodofimpact-resistantmutantisproposed.AnaccelerationmeasurementmodelisdesignedbasedonthelinearHallelementsandthecylindricalpermanentmagnet,twoHallelementsandthemagnetsconsti

4、tuteasymmetriccomplementarystructure,andoutputsignalvoltagedifferentially.Thelinearrelationshipbetweenaccelerationandoutputvoltageareestablishedtoachieveanon-contactwayofmeasuringacceleration.Themodel′ssymmetriccomplementarydesignreducesthenon-lineareffectsoffact

5、orsonthemeasurementandimprovesoutputlinearity.Differentialvoltageoutputofthemodelcansuppresscommonmodeinterferenceandzerodrift,andimprovethesignalamplitude.Linearsimulationsareputonthemodel,andexperimentalstudyresultsareinlinewiththetheoreticalconclusions.Analysi

6、sofdatashowsthattheexperimentalresultsarewithhighsensitivityandlinearity.　　Keywords:acceleration;measurementmethod;measurementmodel;differentialHall-effect;non-contact　　0引言　　技术成熟的微机械式加速度传感器大致分为应变式[1]、容感式[2]、热感式[3]三种。应变式加速度传感器应用的是压电效应或压阻效应,在其内部有一个弹性体支撑的质量块,加速时质量块产

7、生压力引起弹性体产生应变,将加速度转变成电信号输出,属接触型测量方式。容感式加速度传感器内部也存在一个质量块,加速度的变化带动活动质量块的移动引起电容或电感的变化,通过测量频率改变来计算加速度[4],属非接触型测量方式。应变式、容感式测量方法均采用有形活动质量块,而热感式加速度传感器是以无形的流体热气团代替有形的质量块,热气团因惯性移动形成热场变化,通过温度传感器获得加速度信息[5],因此加速度传感器通常由感受惯性力的活动质量块和敏感元件构成。文献[6]设计对称互补结构的两种微张力测量模型,提出了对称互补结构的霍尔差分式

8、测量方法,进一步分析发现,测量　　模型能够实现加速度的非接触式测量。　　1测量模型构造与测量原理　　差分霍尔效应加速度测量方法的基本原理是以活动磁体代替质量块,采用两个线性霍尔元件(以下简称霍尔元件)为敏感元件,磁体与霍尔元件构成对称互补结构,活动磁体在惯性力作用下移动使测量系统失去对称性,引起作用霍尔元件的磁场变化