霍尔固定磁场电流测量法

霍尔电势的基本关系

霍尔元件在磁场中通以控制电流时，输出霍尔电势

其中 $U_H$ 为霍尔电势（单位 V），$K_H$ 为霍尔元件的灵敏度系数（单位 V·A⁻¹·T⁻¹，与材料、几何尺寸和温度有关），$B$ 为垂直于元件平面的磁感应强度（单位 T），$I$ 为控制电流（单位 A）。该式表明 $U_H$ 由 $B$、$I$ 和 $K_H$ 三者共同决定。

固定磁场与温度下的电流比例测量

当磁感应强度 $B$ 和温度均保持恒定时，$K_H$ 与 $B$ 的乘积为常数，于是

即霍尔电势与控制电流成严格的正比关系。此时霍尔传感器相当于一个电流—电压转换器：只要把待测物理量转换为控制电流的变化，就能通过测量 $U_H$ 得到该物理量。

适用条件：$B$ 恒定、温度恒定、$I$ 在元件线性工作范围内。若温度变化，$K_H$ 随之改变，比例系数不再恒定，需进行温度补偿或恒温。

与另外两种固定条件的区别

• 电流和温度一定时：$U_H\propto B$，用于测磁场、位移、转速、加速度等。
• 仅温度一定时：$U_H\propto BI$，用于乘法运算及功率测量。
• 磁场和温度一定时（本节）：$U_H\propto I$，用于测量转换为电流变化的各量。

与磁场转换式导线电流测量的区别

导线电流测量通常利用被测电流产生的磁场，再由霍尔元件感测该磁场，属于“电流→磁场→霍尔电势”的间接转换，$U_H$ 反映的是被测电流产生的 $B$。而固定磁场电流测量法中，磁场由外部恒定磁源提供，被测电流直接作为霍尔元件的控制电流 $I$ 流过元件，$U_H$ 直接正比于该电流，无需经过电流生磁的中间环节。