【導讀】前景做出了預(yù)估。新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是。要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)學科研究中，傳感器更具有突出的地位。要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超高真空等。傳感器的出現(xiàn)，往往會導致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。工作原理、測量電路、傳感器檢測信息與控制系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)作簡單的介紹。防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標報警。

　　

【正文】 , 或者正比于其乘積 IB。 實際使用時 ,器件輸入信號可以是 I 或 B，或者 IB,而輸出可以正比于 I 或 B, 或者正比于其乘積 IB。 同樣，若給出控制電壓 V，由于 V=R1I，可得控制電壓和霍耳電勢的關(guān)系式 上兩式是霍耳器件中的基本公式。即：輸入電流或輸入電壓和霍耳輸出電勢完全呈線性關(guān)系。如果輸入電流或電壓中任一項固定時，磁感應(yīng)強度和輸出電勢之間也完全呈線性關(guān)系。 基本特性 直線性 ：指霍耳器件的輸出電勢 VH 分別和基本參數(shù) I、 V、 B 之間呈線性關(guān)系。 靈敏度 ：可以用乘積靈敏度或 磁場靈敏度以及電流靈敏度、電勢靈敏度表示： VH=KHBI KH—— 乘積靈敏度，表示霍耳電勢 VH 與磁感應(yīng)強度 B 和控制電流 I 乘積之間的比值，通常以 mV/(mA)。因為霍耳元件的輸出電壓要由兩個輸入量的乘積來確定 ,故稱為 乘積靈敏度 。 若 控制電流值固定 ，則： VH＝ KBB KB—— 磁場靈敏度 ，通常以額定電流為標準。磁場靈敏度等于霍耳元件通以額定電流時每IKBIdRV IHH ??VKVRKBVdRRV VHH ??? 1111單位磁感應(yīng)強度對應(yīng)的霍耳電勢值。常用于磁場測量等情況。 若磁場值固定，則： VH＝ KII KI—— 電流靈敏度 ，電流靈敏度等于霍耳元件在單位磁感應(yīng)強度 下電流對應(yīng)的霍耳電勢值。 額定電流 ：霍耳元件的允許溫升規(guī)定著一個最大控制電流。 最大輸出功率 在霍耳電極間接入負載后，元件的功率輸出與負載的大小有關(guān)，當霍耳電極間的內(nèi)阻 R2 等于霍耳負載電阻 R3 時，霍耳輸出功率為最大。 最大效率 霍耳器件的輸出與輸入功率之比，稱為效率，和最大輸出對應(yīng)的效率，稱為最大效率，即： 負載特性 當霍耳電極間串接有負載時，因為流過霍耳電流，在其內(nèi)阻上將產(chǎn)生壓降，故實際霍耳電勢比理論值小。由于霍耳電極間內(nèi)阻和磁阻效應(yīng)的影響，霍耳電勢和磁感應(yīng)強度之間便 失去 了 線性關(guān) 系 。如圖所示 溫度特性 ：指霍耳電勢或靈敏度的溫度特性，以及輸入阻抗和輸出阻抗的溫度特性。它們可歸結(jié)為霍耳系數(shù)和電阻率（或電導率）與溫度的關(guān)系。 22m a x 4/ RVP HO ?1222m a xm a x 4/ RI RVPP HinO ???? 頻率特性 ： 磁場恒定，而通過傳感器的電流是交變的。 器件的頻率特性很好，到 10kHz 時交流輸出還與直流情況相同。因此 ,霍耳器件可用于微波范圍 ,其輸出不受頻率影響。 磁場交變。 霍耳輸出不僅與頻率有關(guān)，而且還與器件的電導率、周圍介質(zhì)的磁導率及磁路參數(shù) (特別是氣隙寬度 )等有關(guān)。這是由于在交變磁場作用下，元件與導體一樣會在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流的緣故?？傊?，在交變磁場下，當頻 率為數(shù)十 kHz 時，可以不考慮頻率對器件輸出的影響，即使在數(shù) MHz 時，如果能仔細設(shè)計氣隙寬度，選用合適的元件和導磁材料，仍然可以保證器件有良好的頻率特性的。 應(yīng)用舉例 利用霍耳效應(yīng)制作的霍耳器件，不僅在磁場測量方面，而且在測量技術(shù)、無線電技術(shù)、計算技術(shù)和自動化技術(shù)等領(lǐng)域中均得到了廣泛應(yīng)用。 利用霍耳電勢與外加磁通密度成比例的特性，可借助于固定元件的控制電流，對磁量以及其他可轉(zhuǎn)換成磁量的電量、機械量和非電量等進行測量和控制。應(yīng)用這類特性制作的器具有磁通計、電流計、磁讀頭、位移計、速度計、振動計、羅盤、轉(zhuǎn) 速計、無觸點開關(guān)等。 利用霍耳傳感器制作的儀器 優(yōu)點 ： (1)體積小，結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用。 (2)無可動部件，無磨損，無摩擦熱，噪聲小。 (3)裝置性能穩(wěn)定，壽命長，可靠性高。 (4)頻率范圍寬，從直流到微波范圍均可應(yīng)用。 (5)霍耳器件載流子慣性小，裝置動態(tài)特性好。 霍耳器件也存在轉(zhuǎn)換效率低和受溫度影響大等明顯缺點。但是，由于新材料新工藝不斷出現(xiàn)，這些缺點正逐步得到克服。 檢測磁場 檢測磁場是霍爾式傳感器最典型的應(yīng)用之一。將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，使磁力線和器件表 面垂直，通電后即可輸出與被測磁場的磁感應(yīng)強度成線性正比的電壓。 霍爾位移傳感器 將霍爾元件置于磁場中，左半部磁場方向向上，右半部磁場方向向下，從 a 端通人電流 I，根據(jù)霍爾效應(yīng)，左半部產(chǎn)生霍爾電勢 VH1，右半部產(chǎn)生露爾電勢 VH2，其方向相反。因此，c、 d 兩端電勢為 VH1— VH2。如果霍爾元件在初始位置時 VH1=VH2，則輸出為零；當改變磁極系統(tǒng)與霍爾元件的相對位置時，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。 霍爾式壓力傳感器 霍爾計數(shù)裝置 (a)工作示意圖 霍霍 爾爾 元元 件件 磁磁 鋼鋼 壓壓 力力 P 波波 登登 管管 N S S N ( b) 電路圖 ： 咨詢公司 INTECHNOCONSULTING 的 傳感器 市場報告顯示， 2020 年全球傳感器市場容 量為 506 億美元， 2020 年全球傳感器市場達 600 億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。 一些傳感器市場比如 壓力傳感器 、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的 21% 、 19% 和 14% 。 傳 感 器 市 場 的 主 要 增 長 來 自 于 無 線 傳 感 器 、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微機電系統(tǒng) )傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在 20202020 年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過 25%。 目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、 光纖 傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。 +12V SL3051 A S VT +V C R5 RL R4 R3 R1 R2 計計數(shù)數(shù)器器 霍霍 爾爾 開開 關(guān)關(guān) 傳傳 感感 器器 絕絕 緣緣 板板 磁磁 鐵鐵 N S 【 1】 傳感器原理及 應(yīng)用 /吳建平編著 .— 北京：機械工業(yè)出版社， 【 2】 王慶有 .光電傳感器應(yīng)用技術(shù) [M].機械工業(yè)出版社 . 【 3】 葉湘濱 .傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用 [M] 【 4】 張建民 .傳感器與檢測技術(shù) [M] 【 5】吳道悌 .非電量電測技術(shù) [M]，陜西：西安交通大學出版社， 2020 【 6】梁森 .自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) [M]，北京：機械工業(yè)出版社， 2020 【 7】鄭子禮 .單片 機及其外圍集成電路技術(shù)手冊 [M].北京：光明日報出版社 .1999 【 8】馬忠梅籍順心 .單片機的語言應(yīng)用程序設(shè)計 [M].北京：北京航空航天大學出版社， 1998 【 9】王煜東 .傳感器原理與應(yīng)用 [M].北京：機械工業(yè)出版社 .2020 【 10】能源部西安熱工研究所 .熱工技術(shù)手冊 .北京 :水利電力出版社 , 2020 【 11】阮智利 .自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù) .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020 【 12】毛崎波 ,姜 哲 .對聲輻射模態(tài)的討論 [ J].振動工程學報 ,2020,13(4):633637. 【 13】毛崎波 ,姜 哲 .通過聲輻射模 態(tài)研究結(jié)構(gòu)聲輻射的有源控制 [J].聲學學報 ,2020, 26(3):27728 【 14】 陳慈 .光電傳感器 . 【 15】 李松松 .壓電傳感 . 【 16】 佚名 .霍爾茲敏傳感器 .