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。
