基于霍尔效应的微小压强测量装置的设计与实现

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翻新时间：2022-07-24

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基于霍尔效应的微小压强测量装置的设计与实现

关键词：微小压强；霍尔效应；测量装置；化工液体

中图分类号：TP274 文献标识码：A

Key words：micro pressure； hall effect； measurement device； chemical liquid

1 引言

2 设计原理

本装置的设计思路如图1所示。首先，由受力装置所承受的压强变化来产生微小位移，然后利用霍尔效应将霍尔芯片在均匀梯度磁场的位移转换为霍尔电动势，经放大电路，最后由电压表显示相应的电压值。

3 装置设计与实现

根据上述的设计原理，本文所设计的基于霍尔效应的微小压强测量装置主要由由前端受力装置、霍尔检测装置、放大装置、显示装置和直流电流源五个部分构成，其整体硬件模块图如图4所示。

受力装置采用和测量装置等面积的轻薄板。检测装置利用现行通用且精度较高的SS495A为核心器件，并由两块等面积的强性磁体来产生梯度磁场，同时采用抗腐蚀的PV管制成封装结构。采用通用的基于LF353N的直流电流源作为恒流源，其主要电路如图5所示。其中，Vin为电压输入端，通过两个LF353N反向连接，可以得到稳定的输出电流。放大装置主要电路如图6所示，采用微电流运算放大器LM318，其开环增益为106dB，运行稳定，抗干扰能力强，适用于测量低频小信号的电路，放大倍数超过105[3-4，7-8]。

4 性能测试与分析

上述实验测试表明：该装置对流体的微小压强的测量可以达到0.792Pa，其测量精度较高。如果将设计中所涉及到的霍尔芯片、放大器以及电压表用精度更好的相似装置所代替，则对流体的微小压强的精度会更高。

5 结论

本文针对实际化工产品中液体微小压强的测量问题，设计了一种基于霍尔效应的测量流体微小压强变化的装置。该测量装置将压强的变化转化为微小位移的变化，利用经典的霍尔效应将位移的变化转换为霍尔电动势的变化。该装置有别于传统的测量，它直接将非电量转化为电量进行测量，不仅精度高、方便测量，而且速度快。

参考文献

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