直流激励时霍尔传感器位移特性实验.doc

华南师范大学实验报告实验项目：直流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用二、基本原理：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势Uh=KhIB,当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为Uh二kx，式中k—位移传感器的灵敏度这样它就可以用来测量位移霍尔电动势的极性表示了元件的方向磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、土15V直流电源、测微头、数显单元四、实验步骤：1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行1、3为电源土5V，2、4为输出2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零图9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。

表9-1X(mm)V(mv)作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差五、实验注意事项：1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成土15V，否则将可能烧毁霍尔元件六、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？答：本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化，当X不同的时候，实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的七、实验报告要求：1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线实验数据如下：表9-2X(mm)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V(mv)72952334717785-80-235-354-465-575V-X曲线如下:V-X曲线—V(mv)—■—X(mm)根据上图和实验数据，在X•[020.8]区间，霍尔传感器的灵敏度为：729-1770.8-0.2-920在X[1.2,2.0]区间，霍尔传感器的灵敏度为-2355751.4一2.0:567以上曲线本着出于方便，利用Excel软件直接生成的，下面将利用最小二乘法拟合更加符合实验数据处理的V-X曲线。

在这里，直接利用最小二乘法的结论：V=a•bX，其中KK'X「Xiyi八ya^JCXi)2inKi=12XiiNK-OXi2i='x「比-K'xiyi=1i=1iKKCXi)2-Xi2i=1i=1计算a、b（利用表2数据）K7Xi=0.2+0.4+0.6+0.8+1.0+1.2+1.4+1.6+1.8+2.0=11i410'XiVi二0.2*729+0.4*523+0.6*347+0.8*177+1.0*85+1.2*(-80.)+1.4*(-235)i4+1.6*(-354)+1.8*(-465)+2.0*(-575)二2188.610'Vi=729+523+347+177+85-80-235-354-465-575=152i土10'Xj2=0.220.42-0.62-0.821.02-1.221.421.621.82-2.02=15.4i壬可得,11*(-2188.6)-152*15.4211-10*15.4:800.4711*152-10*(-2188.6)112—11*15.4-713.88即得V-X拟合曲线，V二-713.88*X800.47误差分析：把X的值分别代入式V=-713.88*X800.47，可得:"=71.306；V2=8.082；：V^-25.142；：V^-52.366；：V^-1.59；V6=23.814；V7=-36.038;V8=-12.262;V9=19.514;V10=52.29。

可得，线性度为.Vma^100%V1100%71.306100%：5.55%VFSV1-V10657.694-(-627.29)2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿答：（1）零位误差零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因是：两个霍尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀；控制电极接触不良，造成电流分布不均匀补偿方法是加一不等位电势补偿电路2）温度误差因为半导体对温度很敏感，因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化，导致了霍尔元件产生温度误差补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。