霍尔压力变送器工作原理及结构特点

　　霍尔压力变送器是利用霍尔效应将弹性元件的位移信号转换为直流电势信号的变送器。霍尔效应是一种电磁现象，即将通电的导体或半导体（载流导体）置于与电流方向垂直的磁场中时，由于磁场对运动载流子（如电子）有作用力（洛仑兹力PY），载流子（电子）将产生偏转运动，使电子聚集在导体或半导体一侧，而另一侧则聚集正电荷，形成了电场。同时该电场又对运动载流子（电子）产生电场力Fe，阻止电子的聚集。当时，电子聚集达到动态平衡，此时在薄片（霍尔片）.上垂直于电流和磁场方向的两个侧面之间会出现电位差，称之为霍尔电势。该现象称为霍尔效应，如图4-37所示。
　　
　　霍尔电势的大小可用下式表示：
　　
　　式中
　　
　　RH—霍尔系数，由半导体材料的物理性质所决定；
　　
　　I—流经霍尔元件的电流；
　　
　　B—磁感应强度；
　　
　　d—霍尔元件的厚度。
　　
　　霍尔压力变送器的结构如图4-38所示，其中磁场部分由两对磁极组成，磁力线分布如图4-38（b）所示，由图可知霍尔片所处位置的磁力线呈线性不均勻分布。霍尔片用锗、锑化铟等半导体材料制造，并置于绝缘基片上。绝缘基片固定在弹性元件的自由端。霍尔片通过的电流由稳压直流电源供给，霍尔电势由引线接至显示仪表。
　　
　　当被测压力为零时，弹性元件自由端不产生位移，霍尔片正好处于磁场气隙中部。由于左右两侧磁场方向相反、数值相等，因此左右两侧霍尔电势相互抵消，UH输出为零。当有被测压力加入弹性元件时，弹性元件自由端将带动霍尔片位移，使霍尔片偏离气隙中部，因此左右两侧产生的霍尔电势值不相等，霍尔片有霍尔电势UH输出，UH与弹性元件的'位移呈线性关系。
　　
　　霍尔压力变送器结构简单，动态特性好，寿命长；其缺点是温度稳定性差，需进行温度补偿。
　　
　　上述压力变送器一般都是先将压力信号转换为弹性元件的位移信号，然后再将位移信号转变为电信号。被测压力是由弹性元件所产生的弹性反力实现平衡。另有一类利用其他外力与被测压力平衡的所谓力平衡式压力变送器，这类压力变送器的弹性元件主要起隔离密封介质作用，因此可以避免弹性元件本身弹性滞后、温度特性等问题造成的误差，以得到较高的测量精度。