霍尔传感器测量原理：一文读懂「霍尔传感器工作原理」

原标题：一文读懂「霍尔传感器工作原理」

霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件，霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式，闭环式霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。今天小编就来为大家介绍一下霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用。

工作原理

开环电流传感器

当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP。一般的额定输出标定为4V。

闭环电流传感器

磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。

这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。

被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。因此，从宏观上看，次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等。

测量方法

1

原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏。

2

原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙。

3

需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。

例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况，NP=1;在内孔中绕一圈，NP=2;……;绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度)。

4

当欲测量的电流值为IPN/10的时，在25℃仍然可以有较高的精度。

实际应用

近年来，自动化系统中大量使用大功率晶体管、整流器和可控硅，普遍采用交流变频调速及脉宽调制电路，使得电路中不再只是传统的50周的正弦波，出现了各种不同的波形。对于这类电路，采用传统的测量方法不能反应其真实波形，而且电流、电压检出元件也不适应中高频、高di/dt电流波形的传感和检测。

霍尔效应传感器，可以测量任意波形的电流和电压。输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数。针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确;具有精度高、安装方便、售价低的特点。

霍尔效应传感器广泛应用于变频调速装置、逆变装置、ups电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流电压的设施中。

通过霍尔电流传感器工作原理、测量方法及应用的讲解，相信大家对霍尔电流传感器应该有所了解了。霍尔电流传感器尤其是闭环式霍尔电流传感器因其宽频带、交直流两用、不易磁饱和等特点，在工业测控领域得到了广泛的应用。返回搜狐，查看更多

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霍尔传感器测量原理：霍尔传感器原理

霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但是由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制作霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到应用和发展。霍尔传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。因此，霍尔传感器不需要外界电源供电。 应用范围：1.电子式水表、气表、电表和远程抄表系统2.控制设备中传送速度的测量3.无刷直流电机的旋转和速度控制4.在工程中测量转动速度和其他机械上的自动化应用5.转速仪、速度表以及其他转子式计量装置

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当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 eh ，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。
中文名
霍尔传感器原理
提出者
霍尔
半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片。当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 eh ，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。原理简述如下：激励电流 I 从 a 、 b 端流入，磁场 B 由正上方作用于薄片，这时电子 e 的运动方向与电流方向相反，将受到洛仑兹力 FL 的作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的 c 、 d 方向产生电场 E 。电子积累得越多， FE 也越大，在半导体薄片 c 、 d 方向的端面之间建立的电动势 EH 就是霍尔电势。由实验可知，流入激励电流端的电流 I 越大、作用在薄片上的磁场强度 B 越强，霍尔电势也就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。（以上内容是转贴的）

霍尔传感器测量原理：霍尔传感器的测量机构和工作原理是什么？

霍尔传感器的测量机构和工作原理是什么？
如今工业生产过程中自动化程度越来越高，各种非电量测量技术、自动控制技术受重视程度越来越高。因此，工业自动化生产现场的“眼睛”传感器更加受到关注。
例如题目说到的霍尔传感器，不仅是用于电量的检测，还可以用于非电量的检测。例如电量的检测参数有电压、电流、功率、磁感应强度等检测，非电量测量参数有角位移、压力等检测。它是一种基于霍尔效应的磁敏传感器。
什么是霍尔效应？霍尔传感器的工作原理是什么？
霍尔效应；在磁场中垂直放置一块通电的金属薄片或半导体薄片，此时薄片的两侧之间有电动势产生，称该现象为霍尔效应。
上图是一块霍尔元件，
其制成是基于霍尔效应的。虽然上述说到霍尔效应在金属薄片或半导体都能产生电动势，但是在半导体尤其是高纯度半导体霍尔效应特别显著。因此，霍尔元件多数采用的是高纯度半导体材料制成的。
图中是一块N型半导体霍尔元件，在其相对的两侧面通控制电流，同时在其垂直方向施加磁场，那么霍尔元件在洛伦兹力的作用下，其两端则产生一个与控制电流和磁场成正比例关系的电势差。
电动势的表达式V＝kBI，V表示电动势、K代表霍尔元件的灵敏度，其不仅跟金属或半导体材料有关，还与自身的尺寸有关、B代表施加的磁场强度。
根据表达式分析可知，当通电电流恒定，输出的电动势正比于磁场强度，由此可知此时霍尔元件所处磁场是非均匀磁场。当施加的磁场强度恒定，输出的电动势正比于电流强度。所以说，霍尔传感器可用于非电量参数测量和电量参数测量，上述则是其缘由。但用于电量参数功率的检测时，霍尔元件的电流强度和磁感应强度都是变化的，因此输出电动势正比于电流强度和磁感应强度乘积。
霍尔元件虽然用的高纯度半导体薄片比金属薄片产生的电动势明显，但不是优良的霍尔传感器。因此，要采用集成电路技术霍尔元件、温补器、放大器、稳压电路集成于一个芯片上才能成为性能优越的霍尔传感器。