霍爾壓力變送器工作原理及結構特點

　　霍爾壓力變送器是利用霍爾效應將彈性元件的位移信號轉換為直流電勢信號的變送器。霍爾效應是一種電磁現象，即將通電的導體或半導體（載流導體）置于與電流方向垂直的磁場中時，由于磁場對運動載流子（如電子）有作用力（洛侖茲力PY），載流子（電子）將產生偏轉運動，使電子聚集在導體或半導體一側，而另一側則聚集正電荷，形成了電場。同時該電場又對運動載流子（電子）產生電場力Fe，阻止電子的聚集。當時，電子聚集達到動態平衡，此時在薄片（霍爾片）.上垂直于電流和磁場方向的兩個側面之間會出現電位差，稱之為霍爾電勢。該現象稱為霍爾效應，如圖4-37所示。
　　
　　霍爾電勢的大小可用下式表示：
　　
　　式中
　　
　　RH—霍爾系數，由半導體材料的物理性質所決定；
　　
　　I—流經霍爾元件的電流；
　　
　　B—磁感應強度；
　　
　　d—霍爾元件的厚度。
　　
　　霍爾壓力變送器的結構如圖4-38所示，其中磁場部分由兩對磁極組成，磁力線分布如圖4-38（b）所示，由圖可知霍爾片所處位置的磁力線呈線性不均勻分布。霍爾片用鍺、銻化銦等半導體材料制造，并置于絕緣基片上。絕緣基片固定在彈性元件的自由端。霍爾片通過的電流由穩壓直流電源供給，霍爾電勢由引線接至顯示儀表。
　　
　　當被測壓力為零時，彈性元件自由端不產生位移，霍爾片正好處于磁場氣隙中部。由于左右兩側磁場方向相反、數值相等，因此左右兩側霍爾電勢相互抵消，UH輸出為零。當有被測壓力加入彈性元件時，彈性元件自由端將帶動霍爾片位移，使霍爾片偏離氣隙中部，因此左右兩側產生的霍爾電勢值不相等，霍爾片有霍爾電勢UH輸出，UH與彈性元件的'位移呈線性關系。
　　
　　霍爾壓力變送器結構簡單，動態特性好，壽命長；其缺點是溫度穩定性差，需進行溫度補償。
　　
　　上述壓力變送器一般都是先將壓力信號轉換為彈性元件的位移信號，然后再將位移信號轉變為電信號。被測壓力是由彈性元件所產生的彈性反力實現平衡。另有一類利用其他外力與被測壓力平衡的所謂力平衡式壓力變送器，這類壓力變送器的彈性元件主要起隔離密封介質作用，因此可以避免彈性元件本身彈性滯后、溫度特性等問題造成的誤差，以得到較高的測量精度。