Енциклопедія магнетизму - датчики магнітного поля
Датчики магнітного поля забезпечують на виході електрична напруга (різниця потенціалів), пропорційне величині магнітної індукції.
Найвідомішим і Вашим пристроєм для вимірювання величини магнітної індукції є датчик Холла (a, b). Вимірювачі на основі цього пристрою проектуються як пробники невеликих габаритів, які можуть містити один, два або три кристала напівпровідника для вимірювання магнітного поля в одно-, дво- або три- взаємно перпендикулярних напрямках.
Індукційний датчик (c) складається з котушки індуктивності і призначений для вимірювання змінного магнітного поля. Напруга, індуковані на котушці, вміщеній в змінне магнітне поле, пропорційно величині вимірюваної магнітної індукції.
Постійне магнітне поле може бути виміряна обертається з постійною швидкістю котушкою індуктивності (d). Змінна напруга, що утворюється в котушці при перетині ліній магнітного поля, пропорційно величині магнітної індукції.
Існують і інші датчики магнітного поля, наприклад, на основі магнітного резонансу, але для наших цілей - вимірювання полів магнітів і магнітних систем, що використовуються в промисловості і дослідницьких розробках (а не в медицині або фундаментальній науці) - представленого переліку цілком достатньо.
Ефект Холла.
Якщо через напівпровідник в одному напрямку пропускати постійний струм I щільністю j. а в іншому напрямку впливати магнітним полем B. то в третьому напрямі можна виміряти напругу V. мінливий пропорційно силі магнітного поля:
де R - постійна Холла, b - відстань між гранями, на яких виникає вимірюється напруга.
Дане явище отримало назву ефекту Холла. по імені фізика Едвіна Герберта Холла, який відкрив цей ефект в 1879 році в тонких пластинках золота. Так як вимірюється напруга змінює знак на зворотний при зміні напрямку магнітного поля на зворотне, то ефект Холла відноситься до непарних гальваномагнітних явищ.
З наведеної формули випливає, що V = k · B. тому, якщо прокалибровать зв'язок між виміряним напругою і величиною магнітного поля, можна використовувати датчики на основі ефекту Холла для вимірювання величини невідомих магнітних полів.
Датчик на основі ефекту Холла.
Датчики Холла випускаються багатьма компаніями в світі, наприклад, компанією Honeywell. ВУкаіни найбільш просто можна придбати датчик ДХК-0.5А. тому розробка в одному з наступних розділів простого гаусметри буде проілюстрована на прикладі цього датчика, хоча все нижчевикладене справедливо і для інших датчиків.
Датчик Холла ДХК-0.5А призначений для вимірювання величини магнітної індукції на основі перетворення магнітної індукції в вихідна напруга. Датчик виконаний на основі планарної топологічної структури, сформованої на поверхні кремнієвого кристала.
Основні технічні характеристики.Маса - не більше 2.5 м
-Iх і + iх - висновки для підключення джерела керуючого струму (струмові висновки);
-Uх і + Uх - висновки вихідного сигналу (холлівських висновки);
опір між струмовими висновками менше, ніж між холлівських.
Вихідна напруга в мВ:
+Uх - (-Uх) = K · (Iх / 3) · B,
де
Iх - значення керуючого струму в мА,
K - чутливість в мВ / Т (близько 280 мВ / Тл),
B - величина магнітної індукції в Тл.
Датчик ДХК-0.5А є знакочувствітельним як по відношенню до напрямку магнітної індукції, так і по відношенню до полярності керуючого струму.