直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验
实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励
南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V /F 表、直流稳压电源，测微头、振动平台。
有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置2V 档，直流稳压电源置2V 档，主、副电源关闭。
实验步骤：（1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号，霍尔片安装在实验仪的振动圃盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔式传感器。
（2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置接近最小，使得霍尔片在磁场中位移时V /F 表读数明显变化，关闭主，副电源，根据图1接线，W 1、r 为电桥单元的直流电桥平衡网络。
（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
（4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
（5）上下旋动测微头，记下电压表读数，建议每隔0.2mm 读一个数，将读数填入下表：图1 接线图做出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也越大。
（6）实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
注意事项：（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
（2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。
（±4V就有可能损坏霍尔片）。
霍尔位移传感器直流激励特性研究
霍尔位移传感器直流激励特性研究【摘要】本试验通过设计电路研究直流激励时霍尔位移传感器位移与电压值函数关系。
【关键词】霍尔位移传感器直流激励引言：利用传感器测试微小位移量有多种方法，本试验利用霍尔元件设计放大电路研究直流激励时霍尔式位移传感器其位移量与输出电压的定量关系，相比于同类实验其优点是电路设计简单，准确度较高，电路元器件价格较低。
1.试验原理根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，而UH正比于位移量X，这样就可以利用UH的变化进行位移量X的测量。
设计实现以上原理的试验电路如下试验电路主要由主机箱（稳压电源、电压表）、传感器试验台（霍尔式位移传感器、振动盘、测微杆）、应变/平衡网络/温度模块、仪表放大器模块等组成。
2.试验数据3.试验结论将实验数据进行线性拟合其通过拟合出来的直线关系为U= 2.5025X + 0.0213.3.1 计算其灵敏度S [2]：灵敏度定义为测量元件的输出u相对于其输入x的变化率，故而全桥电路中金属箔应变片的灵敏度为：S=du/dx ，而由绘制的曲线可知S= 2.5025，近似为一个常数。
霍尔式位移传感器位移量与输出电压的特性曲线图3.2 计算其非线性误差δ[3]：由上面计算可得U=SX，U= 2.5025X+0.0213≈2.5*X 于是计算可得：U（0）=0V，U（1.0）=2.5V，U（2.0）=5.0V，U（3.0）=7.5V，U（4.0）=10.0V由此可得在各处的非线性误差为：E（0）=0.000V，E（1.0）=-0.01V，E（2.0）=0.01V，E（3.0）=0.06V，E（4.0）=0.03V由上面的非线性误差计算可以得出如下结论：在越远离平衡点（0.0mm）处的非线性误差越大，测量结果的非线性越明显，测量结果也就越不准确。
参考文献[1] 刘迎春，叶湘滨.现代新型传感器原理与应用.北京：1998年1月版；15-23.[2] 袁长坤.物理量测量.北京：2004年1月第一版；59-65和213-215.[3] 陈世涛.大学物理实验教程.四川：2011年2月第一版；4-19.。
(整理)实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励.
南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V /F 表、直流稳压电源，测微头、振动平台。
有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置2V 档，直流稳压电源置2V 档，主、副电源关闭。
实验步骤：（1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号，霍尔片安装在实验仪的振动圃盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔式传感器。
（2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置接近最小，使得霍尔片在磁场中位移时V /F 表读数明显变化，关闭主，副电源，根据图1接线，W 1、r 为电桥单元的直流电桥平衡网络。
（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
（4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
图1 接线图（5）上下旋动测微头，记下电压表读数，建议每隔0.2mm读一个数，将读数填入下表：做出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也越大。
（6）实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
注意事项：（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
（2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。
（±4V就有可能损坏霍尔片）。
直流激励时霍尔式传感器的位移特性试验
3
实验实训要求
■必修□选修□其他
实验实训指导教师
朱良学
考核方法
实验数据的正确记录及实训报告
项目建立时间
2014年9月
实验实训教材或指导书
■有□无
教材或指导书名称及版本
传感器实训指导书
实验实训内容
简介
（目的、要求、
内容）
训练目的：
掌握霍尔式传感器测量位移的原理和方法
场地要求及安全要求：
1.保持干净干燥
酒泉职业技术学院实验实训项目卡
系（部）机电工程系实验实训室传感器技术实训室指导教师：朱良学№.6
实验实训项目名称
直流激励时霍尔式传感器的位移特性试验
性
质
□基础课
□专业基础课
■专业课
类
别
■验证性
□设计性
□综合性
实验（实训）时数
2
所属课程
信息检测与控制
同时实验（实训）组数
8
面向专业
电气自动化；电子信息；应用电子
2.正确接线
3.安全用电
教学组织及内容：
1．将霍尔传感器安装固定在静态支架上，并固定好测微头。
2．完成霍尔传感器以及实验模块的接线。
3．实验模块接入模块电源15V（从主控箱引入），检查无误后，开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置，再调节Rw1使电压表指示为零，若无法调零则交换放大器两端输入接线。
4．旋转测微头向轴向方向推进，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。
主要实验
实训设备
名称
型号规格
数量
名称
型号规格
数量
霍尔传感器实验模块
8
测微头
实验十二霍尔式传感器的应用（一）直流激励特性测试一、实验目的...
实验十二霍尔式传感器的应用（一）直流激励特性测试一、实验目的了解霍尔式传感器的结构、工作原理，学会用霍尔传感器做静态位移测试。
二、实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。
当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。
霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
三、实验所需部件1直流稳压电源2电桥3霍尔传感器4差动放大器5电压表6测微头四、实验电路五、实验步骤及内容1 按图接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。
开启电源，调节测微头和电桥上的WD，使差放输出电压为零。
上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称2 上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值。
并记入下表，作出V-X曲线，求出灵敏度及线性。
六、注意事项直流激励电压须严格限定在2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。
（二）霍尔传感器的应用——振幅测量和电子秤一、实验目的1 通过本实验了解霍尔传感器在振动测量中的作用。
2 说明线性霍尔传感器的实际应用。
二、实验所需部件1霍尔传感器2电桥3差动放大器4低通滤波器5直流稳压电源6示波器7电压表8砝码9振动圆盘三、实验步骤及内容（一）振幅测量1按上面的实验二十所示的电路连线，调节系统，使其输出为零。
2将低频振荡器接“激振I”，保持适当的振幅，用示波器观察差动放大器输出波形。
3进一步提高低频振荡器的振幅，用示波器观察差放输出波形，当波形出现顶部削顶时，说明霍尔元件已进入均匀磁场，霍尔电压已不再随振动的增加而线性增加。
（二）电子秤1 在上面电路不变的基础上，调节系统使输出电压为零，系统灵敏度尽量大。
2 以振动圆盘作为称重平台，逐步放上砝码，依次记下表头读数，填入下表，并做出V-W曲线。
线中求得其重量。
四、注意事项1 霍尔传感器在做称重时只能工作在梯度磁场中，所以砝码和被称重物都不应太重。
实验三 霍尔传感器实验
实验三磁敏传感器实验一、霍尔式传感器的直流激励特性实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
实验原理：霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。
当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F／V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。
有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。
实验步骤：(1)了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。
霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
(2)开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图3-1接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
图3-1(3)装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
(4)开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
作出V-X曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。
(6)实验完结关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
注意事项：(1)由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
(2)一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
(3)激励电玉不能过2v，以免损坏霍尔片。
二、霍尔式传感器的应用一电子秤实验目的：了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、差动放大器、直流稳压电源、电桥、砝码、F／V表(电压表)、主、副电源、振动平台。
有关旋钮初始位置：直流稳压电源置±2V档，F／V表置2V档，主、副电源关闭。
直流激励霍尔传感器实验报告
9.5 0.113079
ΔLmax
yFS
δL
10.5 -0.134341 11 -0.099551 11.5 0.045239 12 0.04281 12.5 -0.005335 13 -0.03348 13.5 -0.021625 14 0.00023 14.5 0.042085
1.8 11.5
44.3 7.2
61.9 5.1
62.2 3.9
61.1 2.5
59.3 1.8
54.8 1.3
X/mm
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
V/mv
正行程 反行程
38.4 0.3
25.3 0.1
-2.1 -3.2
-54.8 -134.2 -60 -140
-247 -260
-412 -470
-0.22008 3.5722 -6.161%
0.5 -0.029736 1 -0.028031
1.5 -0.024126 2 -0.019321
2.5 -0.014716 3 -0.009411
3.5 -0.003906 4 0.001299
4.5 0.007204 最大偏差
满量程输出 非线性误差
=
������‘(������)
由公式可看出它就是输出—输入特性曲线的斜率，在这里用理论拟合直线的
斜率代替，因此可得到三个灵敏度
k1=12.01mv/mm
k2=789.58 mv/mm
5、迟滞误差
k3=83.71 mv/mm
迟滞指正反行程中输出—输入特性曲线的不重合程度，用最大输出差值
实验7 霍尔式传感器的特性-直流激励
电子信息工程系实验报告课程名称：传感与检测实验项目名称：实验7 霍尔式传感器的特性-直流激励 实验时间：2012-6-11班级：电信092 姓名：XXX 学号：910706201实 验 目 的:了解霍尔式传感器的原理与特性。
实 验 环 境:霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V 表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。
实 验 原 理:霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。
当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V 取决于其在磁场中的位移量X ，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V 档，直流稳压电源置2V 档，主、副电源关闭。
实 验 步 骤 及 结 果：(1)了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。
霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
(2)开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图接线，W1、r 为电桥单元的直流电桥平衡网络。
(3)装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
(4)开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
(5)上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.2mm 读一个数，将读数填入下表： X(mm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 V(mV) -1.592 -1.428 -1.266 -1.093 -0.939 -0.776 -0.617 -0.467 -0.306 -0.163 -0.001 X(mm) 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 V(mV)0.1530.3010.4710.6240.7910.9531.1211.3031.4751.665使用Matlab 软件，根据表格中V 与X 间的关系，作出V —X 曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
直流激励下霍尔传感器的位移特性实验实验一
《传感器技术原理与应用》实验报告实验一直流激励下霍尔传感器的位移特性实验一、实验目的：掌握霍尔传感器的特性与应用答：霍尔传感器是根据霍尔元件的电磁特性（控制电流与输出之间的关系，霍尔输出与磁场之间的关系）输出电压与控制电流之间呈线性关系，直线的斜率称为控制电流灵敏度。
固定控制电流，元件的开路霍尔输出随磁场的增加呈线性关系。
二、基本原理在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为HU的霍尔电势，这种现象为霍尔效应。
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
假设在N型半导体薄片上通以电流I，则半导体中载流子将沿着和电流相反的方向运动，若在垂直于薄片平面的方向加以磁场B，则在洛伦兹力evBf=L(e为电子电量，v为电子速，B为磁场强度)作用下，电子向一边偏转，并使该边电子形成积累，则在另一边积累正电荷，于是产生电场，该电场使电子继续偏转，当电场作用在电子的力leUf H/E=与洛伦兹力L f相等的时候，电子的积累达到动态平衡。
此时，在薄片两横端面间建立的电场为霍尔电场HE，相应的电势为霍尔电势HU，大小为RU HIB/dH=R--霍尔常数；HI--控制电流；B--磁场强度；d--霍尔元件的厚度；令dK成为霍尔元件的灵敏度)；则K/HRH=(HU HIBKH=。
三、实验结果记录第一组数据第二组数据第三组数据刻度/mm电压/V刻度/mm电压/V刻度/mm电压/V12.15 0.001 12.45 0.007 12.52 -0.00712.65 -0.525 11.95 0.520 13.02 -0.49813.15 -0.953 11.45 1.083 13.52 -0.98813.65 -1.399 10.95 1.668 14.02 -1.47614.15 -1.754 10.45 2.22 14.52 -1.93214.65 -2.00 9.95 2.70 15.02 -2.3415.15 -2.14 9.45 2.94 15.52 -2.6615.65 -2.23 8.95 3.03 16.02 -2.7716.15 -2.28 8.45 3.03 16.52 -2.7816.65 -2.32 8.95 3.04 16.02 -2.8017.15 -2.35 9.45 2.96 15.52 -2.67 17.65 -2.35 9.95 2.76 15.02 -2.36 17.15 -2.35 10.45 2.33 14.52 -1.92 16.65 -2.32 10.95 1.78 14.02 -1.54 16.15 -2.29 11.45 1.151 13.52 -1.058 15.65 -2.33 11.95 0.592 13.02 -0.544 15.15 -2.14 12.45 0.078 12.52 -0.030 14.65 -2.03 12.95 -0.410 12.02 0.501 14.15 -1.825 13.45 -0.895 11.52 1.081 13.65 -1.062 13.95 -1.396 11.02 1.702 13.15 -0.712 14.45 -1.896 10.52 2.31 12.65 -0.299 14.95 -2.33 10.02 2.79 12.15 0.175 15.45 -2.61 9.52 3.05 11.65 0.672 15.95 -2.71 9.02 3.13 11.15 1.154 16.45 -2.75 8.52 3.11 10.65 1.633 15.95 -2.57 9.02 3.08 10.15 2.03 15.45 -2.43 9.52 3.00 9.65 2.36 14.95 -2.17 10.02 2.71 9.15 2.54 14.45 -1.828 10.52 2.28 8.65 2.63 13.95 -1.431 11.02 1.66 8.15 2.73 13.45 -0.960 11.52 1.07 7.65 2.82 12.95 -0.482 12.02 0.506 7.15 2.83 12.45 -0.016 12.52 0.010 6.65 2.846.15 2.846.65 2.907.15 2.877.65 2.618.15 2.608.65 2.669.15 2.839.65 2.9910.15 2.7110.65 2.1711.15 1.50911.65 0.94212.15 0.384四、实验结果分析1.用matlab做三次测量数据的折线图2.使用一条直线对曲线进行拟合，给出拟合公式如图为传感器位移特性曲线，紫色线为用最小二乘法做出的一次拟合直线，拟合直线公式为：y=kx+b (分别在直线上找到两点带入得到公式)即：y=-1.029x+12.4923.根据图形，计算或者指出传感器的测量范围，灵敏度，线性度，重复性。
(整理)实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验四霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、V/F表、直流稳压电源，测微头、振动平台。
有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。
实验步骤：（1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号，霍尔片安装在实验仪的振动圃盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔式传感器。
（2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置接近最小，使得霍尔片在磁场中位移时V/F表读数明显变化，关闭主，副电源，根据图1接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
（4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
图1 接线图（5）上下旋动测微头，记下电压表读数，建议每隔0.2mm读一个数，将读数填入下表：做出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它的变化越陡，位移测量的灵敏度也越大。
（6）实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
注意事项：（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
（2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。
（±4V就有可能损坏霍尔片）。
霍尔式传感器的特性
霍尔式传感器的特性—直流激励一、实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势Vh=KhIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。
三、所需单元及部件：霍尔片，磁路系统，电桥，差动放大器，F/V表，直流稳压电源，测微头，振动平台，主、副电源。
四、有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮置于最小，电压表置20V档，直流稳压电源置2V档主、副电源关闭。
五、实验步骤：（1）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。
霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
（2）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置最小，关闭主电源，根据图1接线，W1，r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
（3）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
（4）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
（5）上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入表中：X(mm) 7.500 7.600 7.700 7.800V(v) 0.000 0.020 0.039 0.059X(mm) 7.900 8.000 8.100 8.200V(v) 0.079 0.101 0.123 0.164作出V-X曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。
可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。
（6）实验完毕关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。
六、实验结果与分析:V-X曲线如下：由以上曲线看出线性范围为：7.500mm---8.00mm灵敏度：在线性范围内取两点A（7.55,0.010）B（7.95,0.085）灵敏度S=（0.085-0.010）/（7.95-7.55）=0.188V/mm七、实验心得：通过做这个实验，对霍尔传感器有了初步的了解，试着将理论应用与实践中，在实验中加深对理论的理解。
霍尔传感器的直流激励特性实验
霍尔传感器的直流激励特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的直流激励特性。
二、实验内容：给霍尔传感器通以直流电源，经差动放大器放大，当测微头随振动台上、下移动时，就有霍尔电势输出，从而可以测出霍尔传感器在直流激励下的输出特性。
三、实验原理：由两个半圆形永久磁钢组成梯度磁场，位于梯度磁场中的霍尔元件（霍尔片）通过底座连接在振动台上。
当霍尔片通以恒定电流时，将输出霍尔电势。
改变振动台的位置，霍尔片就在梯度磁场中上下移动，霍尔电势V值大小与其在磁场中的位移量X有关。
四、实验要求1、按图1接线，插接线插接要牢靠。
2、直流激励电压为土2V，不能任意加大，否则将损坏霍尔片。
五、实验装置：1 .传感器系统实验仪CSY型1台2 .通用示波器COS5020B 1台3 .系统微机1台4 .消耗材料：霍尔片传用）1个插接线传用）10根图1 霍尔传感器实验接线图六、实验步骤：1 •按图1接线，使霍尔片位于梯度磁场中间位置，差放调零。
2 .上、下移动振动台并调节差放增益与电桥WD电位器，使得电压表双向指示基本对称且趋近最大。
3 •将测微头与振动台吸合，并调节霍尔片使之处于梯度磁场的中间位置。
4 .用测微头驱动霍尔片输入位移量X,每次变化0.5mm ,量程为：-3mm •- +3mm ,读取相应的输出电压值，填入表中。
七、实验数据及处理：1•整理实验数据，作出V-X曲线,求出灵敏度及线性区2 •给出位移测量系统的适宜量程V-X曲线见下图丈验吕环i ii ■'尔心J .- !A^Sh T H 荒激蹄j 忤QD29 U tih 1 4M 2.1072m ”阳 4.010 £⑹ / 21S -1孙5 ・2(M -2 M -J545 OOM 0000 Cl CUD Li« H' l n ■•:Xi G(M» 0000抑t 兮T戳中枢1Ek 起绘(VJ ia 十洪. 1 4 01$ 2 3超D334 OJM7 02.137G J34 0.042 0(X23 2 0 000 0 000 PQOO DGOC0000QOW OCOO 30 000 0 000 OQQO DOW oom 0000 0 000 OoOO 4goDO□ 0000*000ocmowoGOODCOCK)oeoo1. 计算灵敏度： S=0.587V/mm则拟合直线方程为：V=0.857X+0.334由图像得，当 X 在(-1.00 , 3.00 )之间时，图像具有线性。
实验四 霍尔式传感器的直流激励特性
实验四霍尔式传感器的直流激励特性
一、实验目的:了解霍尔式传感器的原理与特性。
二、实验原理:霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场
中的霍尔元件组成。
当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度
磁场中上、下移动，输出的霍尔电势V取决于其在磁场中的位移
量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。
三、所需部件:霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V表、直流稳压电
源、测微头、振动平台、主、副电源。
四、旋钮初始位置:差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压
电源置2V档，主、副电源关闭。
五、实验步骤:
(1) 了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上
霍尔片的符号。
霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久
磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
(2) 开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根
据图5接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
图5
(3) 装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下
正中位置。
(4) 开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。
(5) 上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.5mm读一个数，将
置于初始位置。
霍尔传感器实验数据
1．直流激励时霍尔传感器的位移特性实验数据
表1 直流激励时霍尔传感器的位移特性实验数据记录
2．交流激励时霍尔传感器的位移特性实验数据
表2 交流激励时霍尔传感器的位移特性实验数据记录
1.直流激励时霍尔传感器的位移特性实验
图1 直流激励时霍尔传感器的位移特性曲线
经观察，我们可以发现曲线可分为3部分，中间、左下和右上，下面对3部分分别进行拟合：
对曲线中间部分进行拟合
图2 直流激励时的位移特性曲线中间部分拟合曲线
对曲线左下部分进行拟合
图3 直流激励时的位移特性曲线左下部分拟合曲线
表5 直流激励时霍尔传感器的位移特性曲线右上部分数据
对曲线右上部分进行拟合
图4 直流激励时的位移特性曲线右上部分拟合曲线
2.交流激励时霍尔传感器的位移特性实验
图5 交流激励时霍尔传感器的位移特性曲线
下面分3段进行拟合，首先对中间段拟合，数据如下
表6 交流激励时霍尔传感器的位移特性曲线中间部分数据
拟合图如下： 图6 交流激励时的位移特性曲线中间部分拟合曲线
对左下段进行拟合，数据如下：
图7 交流激励时的位移特性曲线左下部分拟合曲线对右上段进行拟合，数据如下：
拟合图如下：
图8 交流激励时的位移特性曲线右上部分拟合曲线。
实验九 霍尔式传感器-直流激励特性
实验九霍尔式传感器－直流激励特性
一、实验原理
霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的磁电转换元件，当霍尔元件位于由两个环形磁钢组成的梯度磁场中时就成了霍尔位移传感器。
霍尔元件通以恒定电流时，就有霍尔电势输出，霍尔电势的大小正比于磁场强度（磁场位置)，当所处的磁场方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。
二、实验所需部件
霍尔传感器、直流稳压电源（2V)、霍尔传感器实验模块、电压表、测微仪实验步骤：
1、安装好模块上的梯度磁场及霍尔传感器，连接主机与实验模块电源及传感器接口，确认霍尔元件直流激励电压为2V，霍尔元件另一激励端接地，实验接线按图所示，差动放大器增益10倍左右。
2、用螺旋测微仪调节精密位移装置使霍尔元件置于梯度磁场中间，并调节电桥直流电位器W D，使输出为零。
3、从中点开始，调节螺旋测微仪，前后移动霍尔元件各1.4mm，每变化0.2mm 读取相应的电压值，并记入下表：
作出v－x曲线，求得灵敏度和线性工作范围。
如出现非线性情况，请查找原因。
三、注意事项
1、直流激励电压只能是2V，不能接±2V(绝对值4V)否则锑化铟霍尔元件会烧坏。
2、注意，使用时要尽可能让霍尔元件与磁场垂直，以减小实验误差。
四、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？。
实验八霍尔式传感器直流激励的静态位移性能
实验八 霍尔式传感器直流激励的静态位移性能实验目的：了解霍尔式传感器的工作原理和工作情况。
所需单元和部件：霍尔式传感器、直流稳压电源、差动放大器、电桥、测微器、V/F 表 有关旋钮的初始位置：直流稳压电源输出置于0V 档，V/F 表置于V 表20V 档，差动放 大器增益旋钮置于中间。
注意事项：（1）双平行梁处于（目测）水平位置时，霍耳片应处于环形磁铁（示意图见图24（a ）的中间。
（2 ）直流激励电压不能过大，以免损坏霍耳片。
（3）本实验测出的实际上是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好， 它的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
实验步骤：（1） 观察霍尔式传感器的结构，根据图 24（b ）的电路结构，将霍尔式传感器，直流稳 压电源，电桥，差动放大器，电压表连接起来，组成一个测量线路（这时直流稳 压电源应置于 0V 档，电压表应置于 20V 档）。
（2） 转动测微器，使双平行梁处于（目测）水平位置。
（霍尔片处于磁铁中间）（3） 将直流稳压电源置于 2V 档，调整电桥平衡电位器 W1使电压表指示为零，稳定数 分钟后，将电压表量程置于 2V 档后，再仔细调零。
（4） 左旋测微器，使梁的自由端向上位移 2mm 记下电压表显示的数值。
每次右旋位移 0.5mm 记一个电压数值，将所记数据填入下表，根据所得结果计算灵敏度 S 。
S=A V/ △ X （式 X(mm)V(mv)思考：结合梯度磁场分布，解释为什么霍尔片应处于环形磁铁的中间。
坏形磁铁 -2V电桥平衡囲绻霍傑戎恃感器去渤就大器电压表3）图24运请方简霍尔式传感器交流激励的静态位移性能实验目的：了解霍尔式传感器交流激励下的工作情况。
所需单元和部件：霍尔式传感器、直流稳压电源、差动放大器、电桥、音频振荡器、移相器、相敏检波器、测微器、V/F表、低通滤波器、双踪示波器。
有关旋钮的初始位置：音频振荡器频率为4KH z, LV输出幅度为峰峰值为2V，V/F表置于V表20V档，差动放大器增益旋钮置于中间。
实验四_霍尔式传感器激励特性研究及其应用1
实验四霍尔式传感器激励特性研究及其应用一、实验目的1、了解霍尔式传感器的结构、工作原理；2、实验研究霍尔传感器在交、直流信号激励下的特性；3、掌握霍尔传感器的应用方法。
二、实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场和位于梯度磁场中的霍尔元件组成的。
当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出。
霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势U取决于其在磁场中的位移量X，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的位移。
三、实验所需部件直流稳压电源，电桥，霍尔传感器，差动放大器，电压表，测微头，音频振荡器，移相器，相敏检波器，低通滤波器，示波器。
四、实验内容及步骤（一）霍尔式传感器的直流激励特性1、按图10-1接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置。
开启电源，调节测微头和电桥W D，使差放输出为零。
上、下移动振动台，使差放正负电压输出对称。
2、上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值，并记入表10-1，作出U-X曲线，求出灵敏度及线性度。
（二）霍尔传感器的应用——电子称1、移开测微头，按实验内容（一）直流激励接好系统，使输出为零。
系统灵敏度尽量大。
2、以振动圆盘作为称重平台，逐步放上砝码，依次记下表头读数，填入表10-2中，并作出U-W曲线。
3、移走称重砝码，在平台上另放置一未知重量之物品，根据表头读数从U-W曲线中求得其重量。
4、注意事项①霍尔式传感器在称重时只能工作在梯度磁场中，砝码和被称重物都不应太重。
②砝码应置于平台的中间部分，避免平台倾斜。
实验五开关式霍尔传感器测转速实验一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特电路整形成锯型波（开关信号）输出的传感器。
三、需用器件与单元：主机箱中转速调节0—24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率/转速表、霍尔转速传感器、转动源。
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实验三直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验一、实验目的
了解霍尔位移传感器原理与应用。
二、基本原理
根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，保持K H、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势U H也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。
三、需用器件与单元
霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电源±4V、电源±15V、测微头、数显单元。
四、实验步骤
1、将霍尔传感器按图8-1 安装。
霍尔传感器与实验模板的连接按图8-2进行。
①、
③为电源±4V（或单元5V），②、④为输出，R1与④之间可暂时不接。
图8-1 霍尔传感器安装示意图
2、开启电源，接入±15V电源，将微测头旋至10mm处，左右移动微测头使霍尔片处在磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测量架顶部的固定螺钉，接入R1与④之间的连线，调节Rw2使数显表指示为零（数显表置2V档）。
图8-2 霍尔传感器与实验模板连线图
3、旋转微测头，每转动0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表8-1中，将测
微头回到10mm处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表8-1中。
五、实验结果分析与处理
1、记录数显表数值如下：
表3-1：霍尔传感器位移量与输出电压的关系：
X（mm）7.07.58.079.09.510.010.511.011.512.012.513.0 V（mV）1721361067953270-28-59-92-124-151-165
2、由数据绘出霍尔传感器位移量与输出电压特性曲线如下
图8-3 霍尔传感器位移量与输出电压特性曲线 3、（1）计算系统灵敏度：
在)10,0.7[∈X 区间，
ΔV=（172-136）+（136-106）+•••+（27-0）/6=172/6=28.67mV
ΔX=0.5mm
灵敏度S=ΔV/ΔX=57.34mV/mm
在]0.13,0.10(∈X 区间，
ΔV=（28-0）+（59-28）+。
+（165-151）/6=/6=27.5mV
ΔX=0.5mm
灵敏度S=ΔV/ΔX=55.0mV/mm
（2）计算非线性误差：
在)10,0.7[∈X 区间，
Δm =（172+136+106+79+53+27+0）/7=81.86mV
y FS =172mV
非线性误差δf =Δm / yFS ×100%=47.59%
在]0.13,0.10(∈X 区间，
Δm =（0+28+59+92+124+151+165）/7=88.43mV
y FS =165mV
非线性误差δf =Δm / yFS ×100%=53.59%
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：当X 变化时，实际上变化的是梯度磁场B ，所以霍尔元件位移的线性度实际上反映的是磁场梯度B 在空间上的变化。