霍尔感应零电势引线补偿法

定义

感应零电势（$V_{i0}$）是指霍尔传感器在没有施加控制电流（即 $I_c=0$）时，由于交流或脉动磁场的作用，在霍尔电极引线构成的闭合回路中产生的感应电势。

产生原理

根据法拉第电磁感应定律，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。霍尔电极引线不可避免地会形成一定面积的闭合回路，设该回路围成的感应面积为 $A$（单位：${\text{m}}^2$），磁感应强度为 $B$（单位：$\text{T}$），则感应零电势为：

其中负号表示感应电势的方向总是阻碍磁通量的变化（楞次定律）。该电势与感应面积 $A$ 成正比，与磁感应强度的变化率 $\frac{dB}{dt}$ 成正比。

补偿方法

补偿的基本思路是：通过合理布置霍尔电势极引线，使引线围成的多个感应回路产生的感应电势方向相反、互相抵消，从而减小或消除感应零电势。

自身补偿法

改变霍尔电极引线的走向，使其形成两个或多个方向相反的感应回路。当交变磁场穿过这些回路时，各回路产生的感应电势极性相反，总感应电势为各回路感应电势的代数和，从而实现补偿。

外加补偿法

在原有引线回路旁增加一个反向的补偿回路，该回路与原有回路产生的感应电势方向相反，通过调整补偿回路的面积或位置，使总感应电势趋近于零。

适用范围与条件

• 该方法适用于存在交流或脉动磁场的情况。$I_c=0$ 只是分离感应零电势的测量条件；当 $I_c\mathrm{\ne }0$ 时，引线变化磁通项仍会叠加在有用霍尔输出上，引线面积抵消方法同样适用于正常有激励的测量。
• 补偿效果取决于引线布置的对称性和回路面积的匹配程度。
• 感应零电势的大小与磁场变化率有关，在恒定磁场下 $\frac{dB}{dt}=0$，感应零电势为零。