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霍爾傳感器測金屬：基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀的制作方法

專利名稱：基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金屬材質分析儀，特別涉及一種基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀。
背景技術：
由于我國是一個制造業大國，金屬材料的使用及使用的種類很廣泛，確定金屬材料的性能和種類，對制造業來將是必須的。目前的金屬材質分析儀采用傳統的光譜分析的方式，價格昂貴、分析過程復雜，效率低，只有在一些專業的科研院所和專業的實驗室才有使用。但是，隨著我國制造業的發展，制造企業的規模擴大，對金屬材料需求的種類和數量大大增加，金屬材料性能的分析也尤為重要，因此對于小型化、價格低、精度高、智能化的金屬材料性能分析儀器的需求也會越來越大。
實用新型內容為克服上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、成本低的基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀。為達到上述目的，本實用新型的金屬材質分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測被測對象的磁通量變化及電感量并輸出；數字處理單元，用于將傳感器輸出的信號轉換成有效的數字信號后輸出；存儲單元，用來存儲標準信號的有效數據；控制單元，將數字處理單元輸出的數字信號與存儲單元中的標準信號進行對比處理后輸出；顯示單元，對控制單元輸出的結果進行顯示。特別是，所述的霍爾傳感器為閉環霍爾電流傳感器。特別是，所述的數字處理單元為CS1180A/D集成電路。上述的本實用新型，利用霍爾傳感器可實現非接觸金屬材質測量，對被測對象無影響，且結構簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質的影響，具有較好的應用推廣價值。
圖1為本實用新型實施例的結構框圖。圖2為霍爾傳感器直流檢測原理圖。圖3為本實用新型圖1所示霍爾傳感器及數字處理單元的電路圖。圖4為1所示單片機和顯示單元的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。[0018]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型的金屬材質分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測被測對象的磁通量變化及電感量并輸出；數字處理單元，用于將傳感器輸出的信號轉換成有效的數字信號后輸出，例如可采用CSl 180A/D集成電路(如圖3所示)；存儲單元，用來存儲標準信號的有效數據；控制單元，將數字處理單元輸出的數字信號與存儲單元中的標準信號進行對比處理后輸出，控制單元可采用各種單片機或合適的PLC甚至是電腦等；顯示單元，對控制單元輸出的結果進行顯示。上述的霍爾傳感器在對不同類型標準金屬材質測量時，引起霍爾傳感器輸出霍爾電壓值(電流)的差異，這種霍爾傳感器輸出霍爾電壓值(電流)的差異通過檢測電路轉變成電信號，經數字處理并進行儲存。儲存的數據作為標定值，再對測量對象測量時，將測量的數值與標定值進行比較，這樣就可以判斷測量對象是某種金屬材質。其中，上述的霍爾傳感器為閉環霍爾電流傳感器。例如，可選用HNC-50LX15閉環霍爾電流傳感器，HNC-50LX15霍爾電流傳感器是應用霍爾原理的新一代電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈沖以及各種不規則波形的電流。圖4所示為本實用新型的單片機及顯示單元電路。其中，單片機采用AT89C52，以實現對A/D轉換器輸入的信號進行處理并控制顯示的。AT89C52具有①有1個專用的鍵盤/顯示接口 ；②有1個全雙工異步串行通信接口 ；③有2個16位定時/計數器。這樣，1 個89C52芯片，承擔了 3個專用接口芯片的工作。不僅使成本大大下降，而且優化了硬件結構和軟件設計，應用帶來許多方便。89C52的P0、P1、P2 口用作鍵盤/顯示接口。用程序掃描的方法進行鍵盤輸入和顯示輸出。PO 口作為字段口，Pl 口作為鍵盤的列輸入口，P2作為顯示器的字位口以及鍵盤的行掃描輸出口。由于顯示器字位口電流較大，P2 口需進行電流驅動。該多功能接口最多可連接8個LED顯示器和1個8X8鏈盤矩陣。
權利要求1.一種基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀，其特征在于所述的金屬材質分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測被測對象；數字處理單元，用于將傳感器輸出的信號轉換成有效的數字信號后輸出； 存儲單元，用來存儲標準信號的有效數據；控制單元，將數字處理單元輸出的數字信號與存儲單元中的標準信號進行對比處理后輸出；顯示單元，對控制單元輸出的結果進行顯示。
2.如權利要求1所述的基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀，其特征在于所述的霍爾傳感器為閉環霍爾電流傳感器。
3.如權利要求1所述的基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀，其特征在于所述的數字處理單元為CS1180A/D集成電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于霍爾傳感器的金屬材質分析儀。為解決現有技術中的金屬材質分析儀成本高的問題而發明。包括霍爾傳感器，用于檢測被測對象；數字處理單元，用于將傳感器輸出的信號轉換成有效的數字信號后輸出；存儲單元，用來存儲標準信號的有效數據；控制單元，將數字處理單元輸出的數字信號與存儲單元中的標準信號進行對比處理后輸出；顯示單元，對控制單元輸出的結果進行顯示。上述的本實用新型，利用霍爾傳感器可實現非接觸金屬材質測量，對被測對象無影響，且結構簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質的影響，具有較好的應用推廣價值。
文檔編號G01N27/60GKSQ
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者宋濤 申請人:淄博職業學院

霍爾傳感器測金屬：用霍爾傳感器測量金屬線脹系數

摘要：

金屬線脹系數的測量是高校物理實驗教學的一個重要內容,在工程設計以及設備制造等領域也具有重要的應用價值.傳統的光杠桿法存在一些不足,比如引入誤差的因素較多,誤差偏大,穩定性不夠高等.本文提出了利用霍爾傳感器法測量金屬線脹系數的新思路,先對傳感器定標,得到傳感器位移與輸出電壓的對應關系,然后利用傳感器測量銅管隨溫度變化引起的微小長度變化,進而得到銅管的線脹系數的測量結果.該方法具有良好的穩定性和較高的測量精度.

展開

霍爾傳感器測金屬：霍爾元件在檢測金屬中的應用

霍爾元件在檢測金屬中的應用
一、測量原理
在圖
1-1
中，當被測金屬在測量范圍以內時，金屬被永久磁鐵磁化，使穿過霍爾
元件在磁感應強度
B
增加，從而使霍爾元件的輸出電
U
H
也增加。金屬磁化的相對面積
越大，并且金屬離霍爾元件的距離越小，導致于霍爾元件的輸出電壓
U
H
的增加量越大。
將霍爾元件的輸出電壓
U
H
通過由放大器
A1
、
A2
和
A3
組成的儀表放大器進行放
大后，其輸出電壓
U
1
，該電壓
U
1
通過
A/D
轉換器，最后送入單片機中進行顯示和報
警。

霍爾傳感器測金屬：霍爾式傳感器

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霍爾式傳感器
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霍爾傳感器是基于霍爾效應的一種傳感器。1879年美國物理學家霍爾首先在金屬材料中發現了霍爾效應，但是由于金屬材料的霍爾效應太弱而沒有得到應用。隨著半導體技術的發展，開始用半導體材料制作霍爾元件，由于他的霍爾效應顯著而得到應用和發展。霍爾傳感器是一種當交變磁場經過時產生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場的場強決定的。因此，霍爾傳感器不需要外界電源供電。
中文名
霍爾式傳感器
原    理
基于霍爾效應
應    用
電子式水表、氣表、電表
發現者
美國物理學家霍爾
目錄
1
應用范圍：
2
工作原理：
3
測量誤差補償：
?
零位誤差極其補償
?
溫度誤差及補償
霍爾式傳感器應用范圍：
編輯
語音
1.電子式水表、氣表、電表和遠程抄表系統2.控制設備中傳送速度的測量3.無刷直流電機的旋轉和速度控制4.在工程中測量轉動速度和其他機械上的自動化應用5.轉速儀、速度表以及其他轉子式計量裝置霍爾傳感器的應用非常的廣泛，在測量領域，可用于測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉速等。在通訊領域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻已經微波功率測量等。在自動化技術領域，可用于無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數、接近開關、霍爾自整角機構成的伺服系統和自動電力拖動系統等。
霍爾式傳感器工作原理：
編輯
語音
是利用半導體材料的霍爾效應進行測量的一種磁敏式傳感器。它可以直接測量磁場和微位移量，應用于電池測量、壓力、加速度、振動等方面的測量領域。霍爾傳感器已從分立元件發展到集成電路的階段，正越來越受人們的重視，應用日益廣泛。
霍爾式傳感器測量誤差補償：
編輯
語音
常見的產生誤差的因素有：半導體本身固有的特性、半導體制造工藝水平、環境溫度變化、霍爾傳感器的安裝是否合理等，測量誤差一般表現為零誤差和溫度誤差。
霍爾式傳感器零位誤差極其補償
當霍爾元件的激勵電流I不再為零時，若所處位置的磁感應強度B為零。則霍爾電勢仍應為零，但實際中若不為零，則此時空載的霍爾電勢稱為零位誤差。它一般由一下兩種電勢組成。
霍爾式傳感器溫度誤差及補償
由于半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度都隨溫度而變化，用此材料制成的霍爾元件的性能參數必然隨溫度而變化，致使霍爾電勢變化，產生溫度誤差。為了減小溫度誤差，除選用溫度系數較小的材料如砷化茵外，還可以采取一些恒溫措施。或者采用恒流源或恒壓源配合補償電阻供電，這樣可以減小元件內阻隨溫度變化而引起的控制電流變化。