霍尔传感器的直流激励特性实验
霍尔式传感器实验
霍尔式传感器实验实验目的1．了解霍尔式传感器的结构、工作原理。
2．了解霍尔式传感器在直流激励下的特性。
3．了解霍尔式传感器在交流激励下的特性。
4．通过实验了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于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。
实验仪器CSY10B型传感器系统实验仪（直流稳压电源（±2V档）、电桥、霍尔式传感器、差动放大器、数字电压/频率表、螺旋测微仪、音频振荡器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、振动圆盘）、砝码（20克/个）、示波器等。
实验内容与步骤一、霍尔式传感器的直流激励特性图（1）１．按图（1）接线，装上螺旋测微仪，调节振动圆盘上、下位移，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置，差动放大器增益适度。
2．开启仪器电源，调节电桥“W D”电位器，使系统输出为零，上、下移动振动圆盘，使系统输出电压正负对称。
３．以系统输出为零作为起点，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，求出灵敏度及线性度。
１．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、霍尔式传感器的交流激励特性图（２）１．按图（2）接线组成测试系统，差动放大器增益适度，装上螺旋测微仪，调整霍尔元件至梯度磁场中间位置，音频振荡器从180°输出端输出，频率为1KHZ，幅度严格限定在Vρ-ρ值5V以下，以免损坏霍尔元件。
２．用示波器观察相敏检波器输出端③波形，调节“移相”旋钮，当振动圆盘在最上、最下位置时，使输出达最大值并正负对称，然后使霍尔元件位于磁场中间位置并调整电桥W D、W A电位器使系统输出为零。
３．旋动螺旋测微仪使霍尔元件上下位置移动，读出相应X——V值。
霍尔传感器的直流激励特性实验报告误差分析
霍尔传感器的直流激励特性实验报告误差分析
霍尔传感器是用来检测磁场的一种传感器,它可以通过感知磁场的变化来测量物体的位置、速度等。
在实验中,为了使霍尔传感器正常工作,需要给它提供一定的激励电压,这个激励电压的大小和稳定性对实验的准确性有很大的影响。
一般来说,霍尔传感器的直流激励特性实验可以分为两个部分：测量霍尔传感器的输出电压与激励电压的关系,以及测量霍尔传感器的稳定性。
其中,第一个部分是为了确定霍尔传感器的灵敏度,即输出电压与磁场的关系,第二个部分是为了确定霍尔传感器的长期稳定性。
误差分析：
1. 激励电压的稳定性不够：
在实验中,如果激励电压的波动比较大,就会导致输出电压的误差增大。
这种误差可以通过采用稳压电源或者其他控制电压波动的方法来减小。
2. 测量电路的误差：
测量电路也会对实验结果产生误差,如放大器的增益不稳定、滤波器的频率响应不均匀等。
可以通过对测量电路进行校准来减小误差。
3. 环境磁场的影响：
周围的磁场也会对实验结果产生误差,特别是在霍尔传感器接近物体时,物体本身的磁场会对测量产生影响。
可以采取屏蔽措施或者在实验中消除这些影响。
4. 对原始数据处理的误差：
在对实验数据进行处理时,可能会出现计算误差、单位转换误差等。
这些误差可以通过实验操作的规范、数据记录的精准和对数据处理的细心来减小。
综上所述,要减小霍尔传感器的直流激励特性实验的误差,需要在实验设计、实验操作、数据处理等方面都保证科学合理性和准确性,并且提高对实验中各种误差来源的识别和防范能力。
南昌大学传感器实验报告四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励
实验四 霍尔式传感器的静态位移特性—直流激励一、实验目的了解霍尔式传感器的原理与特性。
二、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。
三、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：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，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，图1 接线图它的变化越陡，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。
四、实验数据及处理V—X曲线从图中可以看出：线性范围电压为，位移为用最小二乘法求得拟合直线方程：y=0.1851x -2.209灵敏度：a=—0.1851线性范围：-0.114V——0.146V五、心得体会通过实验我们更深程度的了解了霍尔传感器的特性。
对霍尔传感器的对线性度，灵敏度等概念也有了进一步的理解。
实验中灵敏度也是比较大的，线性度也比较好，说明霍尔传感器所在的磁感应强度比较理想。
在多次测量数据后，通过matlab工具进行数据处理，得出的曲线更接近霍尔传感器的固有特性。
但是我们实际运用的时候只是用三分之一的量程到三分之二量程这一段。
霍尔传感器电容传感器4实验数据+图形
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
3.差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
4.使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
5.上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指示并填入下表X(mm）V(v)X(mm)V(v)6.用以上的位移和输出电压数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X曲线, 指出线性范围。
7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
四、思考题1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
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
实验二 霍尔式传感器
实验二霍尔式传感器1. 霍尔式传感器特性――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、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大最小，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试验仪的安装位置，熟悉试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21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，将读数填入下表：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）试验完毕关闭主、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。
2.霍尔传感器的应用--------振幅测量实验目的：了解霍尔传感器在振动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、电桥、移相器、相敏检波器、低频振动器、音频振荡器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示波器。
有关旋转初始位置：差动放大器增意旋最大、音频振荡器1KHZ。
实验步骤：（1）开启主，副电源，差动放大器输入短接并接地，调零后，关闭主，副电源。
（2）根据电路图24结构，将霍尔式传感器，电桥平衡网络，差动放大器，电压表连接起来，组成一个测量线路（电压表应置于20V档，基本保持实验23电路），并将差放增益置最小。
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？。
霍尔式位移传感器的直流激励特性实验
了解霍尔式传感器的原理与特性。
根据霍尔效应，霍尔电势 UH=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。
霍尔片、磁钢、电桥、差动放大器、F/V 表、直流稳压电源、测微头、振动平台。
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。
1、了解霍尔传感器结构、熟悉霍尔片电路符号，霍尔片安装在振动圆盘上,两个半圆永久磁钢固定在顶板上，二者组合成霍尔传感器(老)；霍尔片封装成探头固定在调节支架上，圆形永久磁钢固定在振动圆盘上 (新) ，两种不同结构的霍尔传感器，请对照设备看下。
2、开启主电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图 23 接线，W1、r 为电桥单元的直流平衡网络。
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(老)，霍尔探头置于圆形磁钢中心 (新) 并且相距约 2-3mm。
4、开启主电源，调整 W1 使电压表指示为零【如电压表指示不能调零 (新) ，再进一步一调整霍尔探头与圆形磁钢中心的距离，直至可到零位】。
5、记下测微头起始刻度，顺时针旋动测微头，记下电压表读数，建议每 0.2—0.5mm 读一个数，将读数填入下表：作出 V-X 曲线，记下线性范围(X-V)坐标，求出灵敏度。
通过实验可以想到：本实验实际上是用移动的霍尔元件(或磁钢)来测磁场分布情况，磁场分布的线性程度决定了输出霍尔电势的线性度，且灵敏度与磁场强度有关。
6、实验完结关闭主电源，各旋钮置初始位置。
1、由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴霍尔探头尽量对准磁钢中心，以高灵敏度。
一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
2、霍尔传感器的输入、输出端口不要弄错；激励电压不能过 2V，以免损坏霍尔片。
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。
机械工程测试实验
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
3.差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
4.使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
5.上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指示并填入数据记录表。
6.用以上的位移和输出电压数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X曲线, 指出线性范围。
7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
数据记录表四、思考题1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
直流激励时霍尔传感器位移特性实验
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U H＝K H IB，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Ukx，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H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、±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±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9－1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±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：根据上图和实验数据，在]8.0,2.0[∈X 区间，霍尔传感器的灵敏度为：9202.08.0177729=--≈k ；在]0.2,2.1[∈X 区间，霍尔传感器的灵敏度为：5670.24.1575235≈-+-≈k 。
河南理工大学 霍尔式传感器—直流激励特性
电气工程与自动化学院实验报告
2018-2019学年第一学期实验时间
专业班级学号姓名
课程名称：检测技术与自动化仪表
实验项目名称：霍尔式传感器—直流激励特性
实验类型
验证
综合
设计
实验目的和要求：
本实验为典型传感器的静态标定实验，目的是要求学生掌握静态标准条件，熟练掌握传感器静态特性的标定过程。
通过本实验，掌握霍尔式传感器的霍尔效应和静态特性，了解霍尔式传感器测量位移的工作原理和方法。
实验内容与过程记录
1.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。
注意事项：
电压只能是2V，不能接+2V(4V)否则锑化铟霍尔元件会烧坏。
4.实验数据记录:
表1V0-X数据表
X（mm）
0
V0（mv）
0
实验结果分析：
实验评价：
评价内容
评价标准
分值
成绩
实验准备
熟悉实验大纲和实验指导书，了解实验目的和内容，掌来自试验方法、实验设备仪器工具的使用。
15分
实验过程
实验步骤正确，实验操作规范，具备安全、环境、风险与责任意识；具备实验室安全知识与技能；能根据实验目的与特定研究对象，选取合理的方法，并将实验结果与理论推导结果进行比较；能够真实详细记录实验图形和数据，数据计算正确，结果讨论分析合理。
（图23）
2.实验器件：
名称
数量
霍尔传感器
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。
直流激励时霍尔传感器位移特性试验
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。
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。
讲义-霍尔式传感器的直流激励静态位移特性
实验二十一 霍尔式传感器的特性实验目的： 了解霍尔式传感器的原理与特性。
实验原理：霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall ，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
将一块半导体或导体材料，沿Z 方向加以磁场B，沿X 方向通以工作电流I ，则在Y 方向产生出电动势H V ，如图1所示，这现象称为霍尔效应。
H V 称为霍尔电压。
实验表明，在磁场不太强时，电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比，与霍尔样品的厚度d 成反比。
X(a) (b)图1 霍尔效应原理图实验表明，在磁场不太强时，电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比，与板的厚度d 成反比，即d IBR V HH = (1)或 IB K V H H = (2)式（1）中H R 称为霍尔系数，式（2）中H K 称为霍尔元件的灵敏度，单位为mv / (mA ·T)。
产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
如图1（a ）所示，一快长为l 、宽为b 、厚为d 的N 型单晶薄片，置于沿Z 轴方向的磁场B中，在X 轴方向通以电流I ，则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为 j eVB B V e B V q F m-=⨯-=⨯= (3)式中V为电子的漂移运动速度，其方向沿X 轴的负方向。
e 为电子的电荷量。
m F 指向Y 轴的负方向。
实验二 霍尔式传感器
实验二霍尔式传感器1. 霍尔式传感器特性――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、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大最小，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试验仪的安装位置，熟悉试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21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，将读数填入下表：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）试验完毕关闭主、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。
2.霍尔传感器的应用--------振幅测量实验目的：了解霍尔传感器在振动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、电桥、移相器、相敏检波器、低频振动器、音频振荡器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示波器。
有关旋转初始位置：差动放大器增意旋最大、音频振荡器1KHZ。
实验步骤：（1）开启主，副电源，差动放大器输入短接并接地，调零后，关闭主，副电源。
（2）根据电路图24结构，将霍尔式传感器，电桥平衡网络，差动放大器，电压表连接起来，组成一个测量线路（电压表应置于20V档，基本保持实验23电路），并将差放增益置最小。
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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±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(专用) 1个
插接线(专用) 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
1.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。
当X〉3.00时，图像失去线性。
其线性区间为（-1.00，3.00）单位：mm
2.系统的适宜量程：
霍尔传感器在线性区内测量有效，适宜量成为：（-1.00，3.00）单位：mm。