线性霍尔式传感器位移特性实验.docx

石家庄铁道大学实验报告课程名称 测试技术 学院机1604班8组 桌号 8实验者姓名 徐钧溢 实验日期 评分教师签名实验项目名称:线性霍尔式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：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作，它将被测量的 础扬变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出霍尔效应是具有载流子的半导体同时处在 电场和磁场中而产生电势的一种现象如图24-1（带正电的载流子）所示，把一块宽为b， 厚为d的导电板放在磁感应强度为B的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I，此时在板图24-1霍尔效应原理的横向两侧面A，A之间就呈现出一定的电势差，这一现象称为霍尔效应（霍尔效应可以用 察电压洛伦兹力来解释），所产生的电势差UB称霍尔电压霍尔效应的数学表达式为： 式中：RB=-l/（ne）是由半导体本身载流子迁移率决定的物理常数，称为霍尔系数 KH=R/d灵敏度系数，与材料的物理性质和几何尺寸有关具有上述霍尔效应的元件称为霍尔元件，霍尔元件大多采用N型半导体材料（金属材料中 自由电子浓度n很高，因此R很小，使输出UB极小，不宜作霍尔元件），厚度d只有lm 左右。

霍尔传感器有霍尔元件和集成霍尔传感器两种类型集成霍尔传感器是把霍尔元件、放 大器等做在一个芯片上的集成电路型结构，与霍尔元件相比，它具有微型化、灵敏度高、可 靠性高、寿命长、功耗低、负载能力强以及使用方便等等优点本实验采用的霍尔式位移（小位移1mm〜2mm）传感器是由线性霍尔元件、两只半圆形永久磁钢组成，其它很多物理量如：力、压力、机械振动等本质上都可转变成位移的变 化来测量霍尔式位移传感器的工作原理和实验电路原理如图24-2（a）、（b）所示将磁 场强度相同的两只永久磁钢极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的上下中点，其 磁感应强度为0设这个位置为位移的零点，即x=0，因磁感应强度B=0,故输出电压U=0当霍尔元件沿x轴有位移时，由于BH0,则有一电压U1输出，经差动放大器放大输出为V与B、B与x有调谓不定位电势对应的线性关系B=0时DnH)中的是调节霍尔片的不定位 电势呗.Mt电jbg 皿“掘疫注意：线性霍尔元件有四个引线端涂黑二端l(Vs+)、3(V-)是电源输入激励端，另外二端 2(o+｝、4(Vo-)是输出端接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍 元件要损坏 三、需用器件与单元：机头中的振动台、测微头、霍尔位移传感器：显示面板中的F/V表或 电压表)、±2〜±10步进可调直流稳压电源；调理电路面板传感器输出单元中的蛋尔：调理 电路单元中的电桥、差动放大器。

四、实验步骤1、差动放大器调零：按图24-3示意接线，电压表(F/V表)量程切换开关打到2V档，检查接 线无误后合上主、副电源开关将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底，再逆时 针回转一点点(防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良)；调节差动放大的子电位器使 压表显示为0关闭主电源E3 J4-:苣勒战尢骷阖号虫這因2、在振动台与测微头吸合的情况下，调节测微头到10mm处使振动台上的霍尔片大约处在 两块磁钢间的上、下中点位置(目测)将土2~±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档， 再按24-4示意图接线，将差动放大器的增益电位器逆时针方向缓慢转到底(增益最小)检查 接线无误后合上主电源开关，仔细调节电桥单元中的W电位器，使电压表显示大注意：线 性霍尔元件有四个引线端涂黑二端1(Vs+)、3(Vs-)是电源输入激励端，另 外二个2(V-)、4(Vo-)是输出端接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍 尔元件要损坏II1 ■為业切II||IIhIIrlHhy -虽聽感KET-o O0尊4 b1J II II IIII. HI;一一小此赵伽曲帕歸他3、 将测头从处调到3=处作为位移起点并记录电对针方向）仔细调节测微头的微分筒（0.01m/ 每小格）Ax=0.1m（实验总位移从15mm〜5mm）从电压表上读出相应的电压Vo值，填人下表 24表24霍尔传感器位移实验数据4、 根据表24实验数据作出Vx特性实验曲线，在实验曲线上截取线性较好的区域作Vo（V） 为传感器的位移量程5、 分析曲线，计算不同测量范围（±0.5m、±1m、±2m m）时的灵敏度和非线性误差 实验完毕，关闭电源位移电压5.80.2431.4-0.605XV05.70.211.3-0.606100.7285.60.1751.2-0.6079.90.7275.50.1441.1-0.6089.80.7275.40.1141-0.6079.70.7275.30.0869.60.7275.20.0490.9-0.6079.50.7265.10.0170.8-0.6079.40.7265-0.0090.7-0.6079.30.7254.9-0.0380.6-0.6079.20.7254.8-0.0670.5-0.6079.10.7244.7-0.10.4-0.60790.7234.6-0.1350.3-0.6078.90.7224.5-0.1590.2-0.6078.80.7214.4-0.1870.1-0.6078.70.724.3-0.218.60.7184.2-0.2398.50.7164.1-0.2728.40.7144-0.2938.30.7123.9-0.3178.20.7093.8-0.3398.10.7063.7-0.37180.7013.6-0.3997.90.6973.5-0.4177.80.6923.4-0.4437.70.6853.3-0.467.60.6773.2-0.4837.50.6683.1-0.5047.40.6583-0.5177.30.6472.9-0.537.20.6312.8-0.5417.10.6112.7-0.55270.5932.6-0.5616.90.5712.5-0.5686.80.5462.4-0.5746.70.5192.3-0.5796.60.4872.2-0.5846.50.4592.1-0.5896.40.4292-0.5916.30.4031.9-0.5946.20.3691.8-0.5966.10.3351.7-0.59960.3061.6-0.6015.90.2751.5-0.6030.8-0.8第5页共7页第6页共7页第7页共7页。