在工程實(shí)踐中，給定的通電導(dǎo)線截面存在各種形狀，測(cè)量得到的霍爾電壓VH 推算出的導(dǎo)線電流與實(shí)際導(dǎo)線電流存在很大差別，因此對(duì)傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器來說，無法完成對(duì)這類導(dǎo)線的電流測(cè)量。本文提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的傳感器，則可以在一定的誤差范圍內(nèi)測(cè)量此類導(dǎo)線電流。下面以截面為一長(zhǎng)方形的導(dǎo)線為列，通過計(jì)算對(duì)比，可以得出優(yōu)化設(shè)計(jì)后霍爾傳感器的測(cè)量?jī)?yōu)越性。

如圖1，為一截面為0.5 r*1.5 r 的矩形導(dǎo)線，導(dǎo)線的中心軸與霍爾元件所在線圈的中心軸重合。計(jì)算分別計(jì)算線圈中存在1、2、4 個(gè)霍爾元件的傳感系數(shù)，評(píng)估載流導(dǎo)線截面由圓形變?yōu)榫匦螌?duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度。

圖1 霍爾傳感器對(duì)截面為矩形的導(dǎo)線測(cè)量示意圖

圖中0.5r×1.5r 矩形導(dǎo)線在半徑為 r 的圓周上產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿圓周切線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,該點(diǎn)位置至圓心所在直線與橫軸正半軸夾角為α ,基本推導(dǎo)公式為：

分別計(jì)算出當(dāng)線圈中存在1、2、4 個(gè)霍爾元件時(shí)的系數(shù)k ， 假設(shè)其霍爾元件的放置角度α=0°; α1=0°、α2=180°；α1=0°、α2=90°、α3=180°、α4=270°。計(jì)算結(jié)果如下表：

即只有一個(gè)霍爾元件的霍爾電流傳感器的測(cè)量誤差為21.14%，有兩個(gè)霍爾電流傳感器的測(cè)量誤差為21.24%，而存在四個(gè)霍爾元件的傳感器測(cè)量誤差為3.9%。通過對(duì)比可以得出結(jié)論，當(dāng)有霍爾傳感器中對(duì)稱安放四個(gè)霍爾元件時(shí)，在誤差允許的范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)流過不同截面的導(dǎo)線電流的測(cè)量。