專(zhuān)利名稱(chēng)：基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置與方法屬于磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雖然磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器或方法已經(jīng)非常成熟，但是現(xiàn)有技術(shù)的儀器既貴重又復(fù)雜，普通技術(shù)人員無(wú)法自己制作；而且，對(duì)于特定的測(cè)量?jī)x器，其固有的特性限制了其測(cè)量范圍，普通技術(shù)人員同樣無(wú)法針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整測(cè)量范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上面的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置與方法，該發(fā)明僅含有一塊靈敏電流計(jì)，且全部使用標(biāo)準(zhǔn)元器件，因此具有成本低、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)還具有寬測(cè)量范圍、多量程的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，電路干路部分包括電源E，霍爾元件H、電位器R1、定值電阻R2,該電路還包括鈕子開(kāi)關(guān)，該鈕子開(kāi)關(guān)的A、B接線(xiàn)端之間連接有靈敏電流計(jì)，A1, B1接線(xiàn)端與定值電阻R2并聯(lián)；其中，與霍爾元件H的電流方向垂直于待測(cè)磁場(chǎng)方向，與霍爾元件H電流方向和待測(cè)磁場(chǎng)方向都垂直的方向上，有電壓測(cè)量電路，該電壓測(cè)量電路包括定值電阻R3和與鈕子開(kāi)關(guān)相連的接線(xiàn)端A2、B2 ;鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與 A1, B1接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與A2、B2接線(xiàn)端斷開(kāi)，并聯(lián)在定值電阻R2上的電鍵C斷開(kāi)；鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與Ap B1接線(xiàn)端斷開(kāi)，電鍵C閉合。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，電路干路中還包括電鍵D。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，所述的電鍵D為鈕子開(kāi)關(guān)一部分，A、B 接線(xiàn)端分別與ApB1接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵0與01接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵D與D2接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;A、B接線(xiàn)端與A1A1接線(xiàn)端以及A2、B2接線(xiàn)端都斷開(kāi)時(shí)，電鍵D與D1以及D2都斷開(kāi)，整個(gè)電路處于斷路狀態(tài)。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，所述的定值電阻R3的阻值大于靈敏電流計(jì)G的阻值；定值電阻R2的阻值小于靈敏電流計(jì)G的阻值?；诨魻栃?yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量方法，包括以下步驟a.鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與Ap B1接線(xiàn)端閉合，電鍵D閉合，電鍵C斷開(kāi)， 調(diào)整電位器R1，使電路中的干路電流為霍爾元件的工作電流I ;b.在第a步的基礎(chǔ)上，鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端閉合，電鍵D 閉合，電鍵C閉合,記錄靈敏電流計(jì)所指示的霍爾元件H的電壓U ；c.根據(jù)第b步得到的電壓U，得到待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。本發(fā)明的基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，利用霍爾元件在一個(gè)方向上通電流，另一個(gè)方向上加磁場(chǎng)，會(huì)在第三個(gè)方向上產(chǎn)生電壓的特性測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度，裝置的電路部分應(yīng)用鈕子開(kāi)關(guān)在不同檔位置時(shí)，靈敏電流計(jì)分別充當(dāng)電流表和電壓表，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)霍爾元件的工作電流，以及產(chǎn)生的電壓，使得整個(gè)電路通過(guò)一個(gè)靈敏電流計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量；基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量方法根據(jù)霍爾元件在確定工作電流下的兩端電壓， 得到磁感應(yīng)強(qiáng)度；采用本發(fā)明測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于裝置僅含有一塊靈敏電流計(jì)，且全部使用標(biāo)準(zhǔn)元器件，因此具有成本低、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)還具有寬測(cè)量范圍、多量程的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置電路2是基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置等效工作電流測(cè)量電路圖3是基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置等效電壓測(cè)量電路
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述?；诨魻栃?yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，電路干路部分包括I. 5V干電池作為電源 E，型號(hào)為HW300B的霍爾元件H、最大阻值為4. 7K的電位器R1、定值電阻R2，該電路還包括一個(gè)三檔十二腳的鈕子開(kāi)關(guān)，該鈕子開(kāi)關(guān)的A、B接線(xiàn)端之間連接有阻值為2200 Ω、滿(mǎn)偏電流為50 μ A的靈敏電流計(jì)，A1, B1接線(xiàn)端與定值電阻R2并聯(lián)；其中，與霍爾元件H的電流方向垂直于待測(cè)磁場(chǎng)方向，與霍爾兀件H電流方向和待測(cè)磁場(chǎng)方向都垂直的方向上,有電壓測(cè)量電路，該電壓測(cè)量電路包括定值電阻R3和與鈕子開(kāi)關(guān)相連的接線(xiàn)端Α2、Β2 ;鈕子開(kāi)關(guān)控制Α、B接線(xiàn)端分別與Ap B1接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與A2、B2接線(xiàn)端斷開(kāi)，并聯(lián)在定值電阻R2上的電鍵C斷開(kāi)；鈕子開(kāi)關(guān)控制Α、Β接線(xiàn)端分別與Α2、Β2接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與A、B1接線(xiàn)端斷開(kāi)，電鍵C閉合，電路如圖I所示。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，電路干路中還包括電鍵D，并且電鍵D 為鈕子開(kāi)關(guān)一部分，當(dāng)Α、B接線(xiàn)端分別與Ap B1接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵D與D1接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;Α、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵D與D2接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;Α、Β接線(xiàn)端與ApB1接線(xiàn)端以及Α2、Β2接線(xiàn)端都斷開(kāi)時(shí)，電鍵D與D1 以及D2都斷開(kāi)，整個(gè)電路處于斷路狀態(tài)。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，所述的定值電阻R3的阻值為7800 Ω ； 定值電阻R2的阻值為20 Ω。上述基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，所述的電源E還可以通過(guò)一雙刀雙擲開(kāi)關(guān)連接到干路，雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的一對(duì)端子接電源E的“+ ” 極，則與這對(duì)端子相對(duì)應(yīng)的另一對(duì)端子接電源的”極，使雙刀雙擲開(kāi)關(guān)在不同端子位置時(shí)，干路電流的方向不同?；诨魻栃?yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量方法，包括以下步驟a.鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與V B1接線(xiàn)端閉合，電鍵D閉合，電鍵C斷開(kāi)， 此時(shí)的電路等效為圖2所示的工作電流測(cè)量電路，調(diào)整電位器R1,使電路中的干路電流為霍爾元件的工作電流I ;b.在第a步的基礎(chǔ)上，鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端閉合，電鍵D閉合，電鍵C閉合，此時(shí)的電路等效為圖3所示的電壓測(cè)量電路，記錄靈敏電流計(jì)所指示的霍爾元件H的電壓U;c.根據(jù)第b步得到的電壓U，按照如下公式
Γ TT j IBU = k —
d計(jì)算得到待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，式中k為霍爾系數(shù)，d為霍爾元件在磁場(chǎng)方向上的厚度；或者通過(guò)查找之前標(biāo)定的結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，直接得到在工作電流I下，與電壓U對(duì)應(yīng)的待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
權(quán)利要求
1.基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于電路干路部分包括電源E，霍爾元件H、電位器R1、定值電阻R2,該電路還包括鈕子開(kāi)關(guān)，該鈕子開(kāi)關(guān)的A、B接線(xiàn)端之間連接有靈敏電流計(jì)，A1, B1接線(xiàn)端與定值電阻R2并聯(lián)；其中，與霍爾元件H的電流方向垂直于待測(cè)磁場(chǎng)方向，與霍爾元件H電流方向和待測(cè)磁場(chǎng)方向都垂直的方向上，有電壓測(cè)量電路，該電壓測(cè)量電路包括定值電阻R3和與鈕子開(kāi)關(guān)相連的接線(xiàn)端A2、B2 ;鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與Ap B1接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與^、B2接線(xiàn)端斷開(kāi)，并聯(lián)在定值電阻R2上的電鍵C斷開(kāi)；鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端同時(shí)閉合的同時(shí)，分別與Ap B1 接線(xiàn)端斷開(kāi)，電鍵C閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于電路干路中還包括電鍵D。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于所述的電鍵D為鈕子開(kāi)關(guān)一部分，A、B接線(xiàn)端分別與ApB1接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵D與D1接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端同時(shí)閉合時(shí)，電鍵D與D2接線(xiàn)端接通，整個(gè)電路形成回路;A、B接線(xiàn)端與ApB1接線(xiàn)端以及A2、B2接線(xiàn)端都斷開(kāi)時(shí)，電鍵D與D1 以及D2都斷開(kāi)，整個(gè)電路處于斷路狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置，其特征在于所述的定值電阻R3的阻值大于靈敏電流計(jì)G的阻值；定值電阻民的阻值小于靈敏電流計(jì)G的阻值。
5.基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟a.鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與ApB1接線(xiàn)端閉合，電鍵D閉合，電鍵C斷開(kāi)，調(diào)整電位器R1，使電路中的干路電流為霍爾元件的工作電流I ;b.在第a步的基礎(chǔ)上，鈕子開(kāi)關(guān)控制A、B接線(xiàn)端分別與A2、B2接線(xiàn)端閉合，電鍵D閉合，電鍵C閉合,記錄靈敏電流計(jì)所指示的霍爾元件H的電壓U ；c.根據(jù)第b步得到的電壓U，得到待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。全文摘要
基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量裝置與方法屬于磁感強(qiáng)強(qiáng)度測(cè)量領(lǐng)域；該裝置利用霍爾元件在一個(gè)方向上通電流，另一個(gè)方向上加磁場(chǎng)，會(huì)在第三個(gè)方向上產(chǎn)生電壓的特性測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度，裝置的電路部分應(yīng)用鈕子開(kāi)關(guān)在不同檔位置時(shí)，靈敏電流計(jì)分別充當(dāng)電流表和電壓表，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)霍爾元件的工作電流，以及產(chǎn)生的電壓，使得整個(gè)電路通過(guò)一個(gè)靈敏電流計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量；該方法根據(jù)霍爾元件在確定工作電流下的兩端電壓，得到磁感應(yīng)強(qiáng)度；采用本發(fā)明測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于裝置僅含有一塊靈敏電流計(jì)，且全部使用標(biāo)準(zhǔn)元器件，因此具有成本低、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明同時(shí)還具有寬測(cè)量范圍、多量程的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/07GK102608549SQ20121010795
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者陳廷 申請(qǐng)人:陳廷