霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁霍爾傳感器，已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁霍爾傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá)1 MHz)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級)。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)-55℃～150℃?；魻栐?yīng)用非常廣泛，例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。
本文簡要介紹了霍爾元件的基本應(yīng)用，對霍爾元件的選用原則進(jìn)行了探討，對霍爾元件實(shí)際應(yīng)用過程所用到的典型放大電路進(jìn)行了較為詳盡的描述；還探討了霍爾元件技術(shù)指標(biāo)不等位電勢的測量方法，并對霍爾元件直流激勵情況下位移測量的方法進(jìn)行了討論，以霍爾元件實(shí)際應(yīng)用的個(gè)例擴(kuò)展到霍爾元件的廣泛應(yīng)用。
霍爾元件的選用原則
現(xiàn)代
霍爾傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用霍爾傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)霍爾傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于霍爾傳感器的選用是否合理。
1 根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定霍爾傳感器的類型
要進(jìn)行—個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的霍爾傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的霍爾傳感器可供選用，哪一種原理的霍爾傳感器更為合適。則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和霍爾傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y位置對霍爾傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；霍爾傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的霍爾傳感器，然后再考慮霍爾傳感器的具體性能指標(biāo)。
2 靈敏度的選擇
通常，在霍爾傳感器的線性范圍內(nèi)，希望霍爾傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，霍爾傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混人，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求霍爾傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。霍爾傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向
性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的霍爾傳感器；如果被測量是多維向量，則要求霍爾傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3 頻率響應(yīng)特性的選擇
霍爾傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實(shí)際上霍爾傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好?；魻杺鞲衅鞯念l率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的霍爾傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。
4 線性范圈的選擇
霍爾傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值?；魻杺鞲衅鞯木€性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇霍爾傳感器時(shí)，當(dāng)霍爾傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何霍爾傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的霍爾傳感器近似看作線性的，
這會給測量帶來極大的方便。
5 穩(wěn)定性的選擇
霍爾傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響霍爾傳感器長期穩(wěn)定性的因素除霍爾傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是霍爾傳感器的使用環(huán)境。因此，要使霍爾傳感器具有良好的穩(wěn)定性，霍爾傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇霍爾傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的霍爾傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。霍爾傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定霍爾傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求霍爾傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的霍爾傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時(shí)間的考驗(yàn)。
6 精度的選擇
精度是霍爾傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測量系統(tǒng)測量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?；魻杺鞲衅鞯木仍礁撸鋬r(jià)格越昂貴，因此，霍爾傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多霍爾傳感器中選擇比較便宜和簡單的霍爾傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的霍爾傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的霍爾傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的霍爾傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造霍爾傳感器。自制霍爾傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。
