霍爾傳感器測(cè)金屬：基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀的制作方法
專利名稱：基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬材質(zhì)分析儀，特別涉及一種基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀。
背景技術(shù)：
由于我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，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(duì)制造業(yè)來(lái)將是必須的。目前的金屬材質(zhì)分析儀采用傳統(tǒng)的光譜分析的方式，價(jià)格昂貴、分析過(guò)程復(fù)雜，效率低，只有在一些專業(yè)的科研院所和專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室才有使用。但是，隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，制造企業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)金屬材料需求的種類和數(shù)量大大增加，金屬材料性能的分析也尤為重要，因此對(duì)于小型化、價(jià)格低、精度高、智能化的金屬材料性能分析儀器的需求也會(huì)越來(lái)越大。
實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的金屬材質(zhì)分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的磁通量變化及電感量并輸出；數(shù)字處理單元，用于將傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)字信號(hào)后輸出；存儲(chǔ)單元，用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的有效數(shù)據(jù)；控制單元，將數(shù)字處理單元輸出的數(shù)字信號(hào)與存儲(chǔ)單元中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比處理后輸出；顯示單元，對(duì)控制單元輸出的結(jié)果進(jìn)行顯示。特別是，所述的霍爾傳感器為閉環(huán)霍爾電流傳感器。特別是，所述的數(shù)字處理單元為CS1180A/D集成電路。上述的本實(shí)用新型，利用霍爾傳感器可實(shí)現(xiàn)非接觸金屬材質(zhì)測(cè)量，對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)影響，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為霍爾傳感器直流檢測(cè)原理圖。圖3為本實(shí)用新型圖1所示霍爾傳感器及數(shù)字處理單元的電路圖。圖4為1所示單片機(jī)和顯示單元的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。[0018]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的金屬材質(zhì)分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的磁通量變化及電感量并輸出；數(shù)字處理單元，用于將傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)字信號(hào)后輸出，例如可采用CSl 180A/D集成電路(如圖3所示)；存儲(chǔ)單元，用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的有效數(shù)據(jù)；控制單元，將數(shù)字處理單元輸出的數(shù)字信號(hào)與存儲(chǔ)單元中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比處理后輸出，控制單元可采用各種單片機(jī)或合適的PLC甚至是電腦等；顯示單元，對(duì)控制單元輸出的結(jié)果進(jìn)行顯示。上述的霍爾傳感器在對(duì)不同類型標(biāo)準(zhǔn)金屬材質(zhì)測(cè)量時(shí)，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(guò)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)數(shù)字處理并進(jìn)行儲(chǔ)存。儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)作為標(biāo)定值，再對(duì)測(cè)量對(duì)象測(cè)量時(shí)，將測(cè)量的數(shù)值與標(biāo)定值進(jìn)行比較，這樣就可以判斷測(cè)量對(duì)象是某種金屬材質(zhì)。其中，上述的霍爾傳感器為閉環(huán)霍爾電流傳感器。例如，可選用HNC-50LX15閉環(huán)霍爾電流傳感器，HNC-50LX15霍爾電流傳感器是應(yīng)用霍爾原理的新一代電流傳感器，能在電隔離條件下測(cè)量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流。圖4所示為本實(shí)用新型的單片機(jī)及顯示單元電路。其中，單片機(jī)采用AT89C52，以實(shí)現(xiàn)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器輸入的信號(hào)進(jìn)行處理并控制顯示的。AT89C52具有①有1個(gè)專用的鍵盤(pán)/顯示接口 ；②有1個(gè)全雙工異步串行通信接口 ；③有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。這樣，1 個(gè)89C52芯片，承擔(dān)了 3個(gè)專用接口芯片的工作。不僅使成本大大下降，而且優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用帶來(lái)許多方便。89C52的P0、P1、P2 口用作鍵盤(pán)/顯示接口。用程序掃描的方法進(jìn)行鍵盤(pán)輸入和顯示輸出。PO 口作為字段口，Pl 口作為鍵盤(pán)的列輸入口，P2作為顯示器的字位口以及鍵盤(pán)的行掃描輸出口。由于顯示器字位口電流較大，P2 口需進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)。該多功能接口最多可連接8個(gè)LED顯示器和1個(gè)8X8鏈盤(pán)矩陣。
權(quán)利要求1.一種基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀，其特征在于所述的金屬材質(zhì)分析儀包括霍爾傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)對(duì)象；數(shù)字處理單元，用于將傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)字信號(hào)后輸出； 存儲(chǔ)單元，用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的有效數(shù)據(jù)；控制單元，將數(shù)字處理單元輸出的數(shù)字信號(hào)與存儲(chǔ)單元中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比處理后輸出；顯示單元，對(duì)控制單元輸出的結(jié)果進(jìn)行顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀，其特征在于所述的霍爾傳感器為閉環(huán)霍爾電流傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀，其特征在于所述的數(shù)字處理單元為CS1180A/D集成電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于霍爾傳感器的金屬材質(zhì)分析儀。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的金屬材質(zhì)分析儀成本高的問(wèn)題而發(fā)明。包括霍爾傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)對(duì)象；數(shù)字處理單元，用于將傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)字信號(hào)后輸出；存儲(chǔ)單元，用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的有效數(shù)據(jù)；控制單元，將數(shù)字處理單元輸出的數(shù)字信號(hào)與存儲(chǔ)單元中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比處理后輸出；顯示單元，對(duì)控制單元輸出的結(jié)果進(jìn)行顯示。上述的本實(shí)用新型，利用霍爾傳感器可實(shí)現(xiàn)非接觸金屬材質(zhì)測(cè)量，對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)影響，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質(zhì)的影響，具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N27/60GKSQ
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者宋濤 申請(qǐng)人:淄博職業(yè)學(xué)院
霍爾傳感器測(cè)金屬：用霍爾傳感器測(cè)量金屬線脹系數(shù)
摘要：
金屬線脹系數(shù)的測(cè)量是高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容,在工程設(shè)計(jì)以及設(shè)備制造等領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價(jià)值.傳統(tǒng)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(wěn)定性不夠高等.本文提出了利用霍爾傳感器法測(cè)量金屬線脹系數(shù)的新思路,先對(duì)傳感器定標(biāo),得到傳感器位移與輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系,然后利用傳感器測(cè)量銅管隨溫度變化引起的微小長(zhǎng)度變化,進(jìn)而得到銅管的線脹系數(shù)的測(cè)量結(jié)果.該方法具有良好的穩(wěn)定性和較高的測(cè)量精度.
展開(kāi)
霍爾傳感器測(cè)金屬：霍爾元件在檢測(cè)金屬中的應(yīng)用
霍爾元件在檢測(cè)金屬中的應(yīng)用
一、測(cè)量原理
在圖
1-1
中，當(dāng)被測(cè)金屬在測(cè)量范圍以內(nèi)時(shí)，金屬被永久磁鐵磁化，使穿過(guò)霍爾
元件在磁感應(yīng)強(qiáng)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(duì)面積
越大，并且金屬離霍爾元件的距離越小，導(dǎo)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(guò)由放大器
A1
、
A2
和
A3
組成的儀表放大器進(jìn)行放
大后，其輸出電壓
U
1
，該電壓
U
1
通過(guò)
A/D
轉(zhuǎn)換器，最后送入單片機(jī)中進(jìn)行顯示和報(bào)
警。
霍爾傳感器測(cè)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(yīng)的一種傳感器。1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，但是由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒(méi)有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始用半導(dǎo)體材料制作霍爾元件，由于他的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展。霍爾傳感器是一種當(dāng)交變磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵(lì)磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)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(yīng)
應(yīng) 用
電子式水表、氣表、電表
發(fā)現(xiàn)者
美國(guó)物理學(xué)家霍爾
目錄
1
應(yīng)用范圍：
2
工作原理：
3
測(cè)量誤差補(bǔ)償：
?
零位誤差極其補(bǔ)償
?
溫度誤差及補(bǔ)償
霍爾式傳感器應(yīng)用范圍：
編輯
語(yǔ)音
1.電子式水表、氣表、電表和遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)2.控制設(shè)備中傳送速度的測(cè)量3.無(wú)刷直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和速度控制4.在工程中測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)速度和其他機(jī)械上的自動(dòng)化應(yīng)用5.轉(zhuǎn)速儀、速度表以及其他轉(zhuǎn)子式計(jì)量裝置霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛，在測(cè)量領(lǐng)域，可用于測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。在通訊領(lǐng)域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻已經(jīng)微波功率測(cè)量等。在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無(wú)刷直流電機(jī)、速度傳感、位置傳感、自動(dòng)記數(shù)、接近開(kāi)關(guān)、霍爾自整角機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)和自動(dòng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)等。
霍爾式傳感器工作原理：
編輯
語(yǔ)音
是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的一種磁敏式傳感器。它可以直接測(cè)量磁場(chǎng)和微位移量，應(yīng)用于電池測(cè)量、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量領(lǐng)域。霍爾傳感器已從分立元件發(fā)展到集成電路的階段，正越來(lái)越受人們的重視，應(yīng)用日益廣泛。
霍爾式傳感器測(cè)量誤差補(bǔ)償：
編輯
語(yǔ)音
常見(jiàn)的產(chǎn)生誤差的因素有：半導(dǎo)體本身固有的特性、半導(dǎo)體制造工藝水平、環(huán)境溫度變化、霍爾傳感器的安裝是否合理等，測(cè)量誤差一般表現(xiàn)為零誤差和溫度誤差。
霍爾式傳感器零位誤差極其補(bǔ)償
當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流I不再為零時(shí)，若所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零。則霍爾電勢(shì)仍應(yīng)為零，但實(shí)際中若不為零，則此時(shí)空載的霍爾電勢(shì)稱為零位誤差。它一般由一下兩種電勢(shì)組成。
霍爾式傳感器溫度誤差及補(bǔ)償
由于半導(dǎo)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(shù)必然隨溫度而變化，致使霍爾電勢(shì)變化，產(chǎn)生溫度誤差。為了減小溫度誤差，除選用溫度系數(shù)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(bǔ)償電阻供電，這樣可以減小元件內(nèi)阻隨溫度變化而引起的控制電流變化。
