线性霍尔传感器位移特性实验

霍尔传感器位移特性实验报告

霍尔传感器位移特性实验报告霍尔传感器位移特性实验报告一、引言霍尔传感器是一种常用的非接触式位移传感器，广泛应用于工业自动化、汽车电子、航空航天等领域。

本实验旨在探究霍尔传感器的位移特性，通过实验数据的采集和分析，了解霍尔传感器在不同位移条件下的响应特点。

二、实验目的1. 理解霍尔传感器的工作原理；2. 掌握霍尔传感器的位移测量方法；3. 分析霍尔传感器在不同位移下的输出特性。

三、实验装置与方法1. 实验装置：- 霍尔传感器：将霍尔传感器固定在测量平台上，与位移装置相连；- 位移装置：通过手动旋钮控制位移装置的运动，使其产生不同的位移；- 数据采集系统：使用万用表或示波器对霍尔传感器的输出信号进行采集。

2. 实验方法：- 将霍尔传感器与位移装置连接后，将位移装置调整到初始位置；- 通过手动旋钮控制位移装置，逐步改变位移，记录下每个位移条件下的传感器输出信号；- 将采集到的数据进行整理和分析。

四、实验结果与分析在实验过程中，我们按照不同的位移条件，记录下了霍尔传感器的输出信号。

通过对数据的整理和分析，我们得到了以下结果：1. 位移与输出信号的关系：我们发现，随着位移的增加，霍尔传感器的输出信号呈线性增加的趋势。

这与霍尔传感器的工作原理相吻合，即霍尔传感器通过感应磁场的变化来测量位移。

2. 输出信号的稳定性：在一定范围内，霍尔传感器的输出信号相对稳定，变化较小。

然而，当位移超出一定范围时，输出信号的变化较大。

这可能是由于霍尔传感器的灵敏度有限，在较大位移下无法准确测量。

3. 温度对输出信号的影响：在实验过程中，我们还发现温度对霍尔传感器的输出信号有一定影响。

随着温度的升高，输出信号呈现出一定的波动。

这可能是由于温度变化引起霍尔传感器内部电路的参数变化，进而影响输出信号的稳定性。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了霍尔传感器的位移特性。

我们发现霍尔传感器的输出信号与位移呈线性关系，在一定范围内相对稳定。

霍尔传感器解析

一．霍尔传感器市场调研1.霍尔效应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U H的霍尔电压。

2.霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（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。

3.霍尔传感器的工作原理霍尔电流传感器有两种工作方式，即磁平衡式和直式。

霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、次级线圈和放大电路等组成。

①直放式电流传感器（开环式）众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。

这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。

②磁平衡式电流传感器（闭环式）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。

这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。

当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用，此时可以通过Is来平衡。

霍尔位移传感器实验报告误差分析

霍尔位移传感器实验报告误差分析
霍尔位移传感器是一种常用于测量线性位移的传感器，其测量原理是通过检测物体相对于传感器的磁场的变化来获得位移信息。

在进行实验时，需要考虑多种因素可能会导致误差。

以下是可能导致误差的因素及其分析：
1. 磁场干扰：由于霍尔位移传感器是通过检测磁场的变化来测量位移的，因此当周围环境存在其他磁场干扰时，就会导致测量误差。

在实验中，可以通过在实验环境内减少磁场干扰来改善测量的准确性。

2. 传感器位置偏移：如果传感器的位置偏移了，就会导致误差。

这些偏差可以在实验前进行校准来减小。

例如，在实验前可以将传感器的位置与物体固定，以确保传感器在测量期间不会发生位置移动。

3. 线性度误差：一些霍尔位移传感器可能存在线性度误差。

这意味着当被测量物体移动时，传感器输出的电压不是一个线性关系。

在实验中，可以通过使用校准曲线对传感器输出进行补偿来减少线性度误差。

4. 温度漂移：传感器的性能可能会随着环境温度变化而发生变化。

因此，在实验期间应该考虑温度的影响，并对传感器的输出进行温度校准。

总之，在进行霍尔位移传感器实验时，需要注意各种可能的误差来源，并尽可能减少它们的影响。

同时还需注意数据采集和数据分析过程中的误差来源，如采样率、采样时间等。

通过综合考虑以上因素，可以减小实验误差并提高测量的精度。

线性霍尔传感器位移特性实验

线性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：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场强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势或霍尔电压)。

这种现象称为霍尔效应。

霍尔效应原理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、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(a)、(b)所示。

将磁场强度相同的两块永久磁钢同极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的中点，其磁感应强度为0，(a)工作原理(b)实验电路原理霍尔式位移传感器工作原理图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 H＝0。

当霍尔元件沿X轴有位移时，由于B≠0，则有一电压U H输出，U H经差动放大器放大输出为V。

V与X有一一对应的特性关系。

＊注意：线性霍尔元件有四个引线端。

涂黑二端是电源输入激励端，另外二端是输出端。

接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍尔元件就损坏。

三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头。

四、实验步骤：1、调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度线对准轴套的10mm 刻度线。

按图示意图安装、接线，将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，±2V～±10V （步进可调）直流稳压电源调节到±4V档。

2、检查接线无误后，开启主机箱电源，松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套，使传感器的PCB板（霍尔元件）处在两园形磁钢的中点位置(目测)时，拧紧紧固螺钉。

实验五霍尔传感器位移特性实验

实验五霍尔传感器位移特性实验（共2页）（一）直流激励时位移特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用。

二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。

三、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，其中K H为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。

四、实验内容与步骤1．按图5-1接线。

图5-1 霍尔传感器直流激励接线图2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“1cm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。

3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-1及5-2。

五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。

2．何为霍尔效应？制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？（二）交流激励时位移特性实验一、实验目的：了解交流激励时霍尔传感器的特性二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。

三、实验原理：交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。

四、实验内容与步骤：1．接线如下图5-2。

图5-22．调节振荡器的音频调频和音频调幅旋钮，使音频振荡器的“00”输出端输出频率为1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不应过大，否则烧毁霍尔组件）。

3．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表为零。

4．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-3及5-4。

五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。

位移测量实验报告

一、实验目的1. 熟悉位移测量原理及方法。

2. 掌握常用位移传感器的性能特点及应用。

3. 培养实际操作能力，提高实验技能。

二、实验原理位移测量是指测量物体在空间位置的变化。

根据测量原理，位移测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。

直接测量法：直接测量物体在空间位置的变化，如尺测法、光电法等。

间接测量法：通过测量与位移相关的物理量来间接计算位移，如电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器等。

三、实验仪器1. 电涡流传感器2. 霍尔传感器3. 差动变压器4. 数字示波器5. 螺旋测微器6. 计算机7. 数据采集卡四、实验内容1. 电涡流传感器位移特性实验（1）实验目的：了解电涡流传感器的原理与应用，掌握电涡流传感器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将电涡流传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析电涡流传感器位移特性曲线。

2. 霍尔传感器位移特性实验（1）实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用，掌握霍尔传感器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将霍尔传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析霍尔传感器位移特性曲线。

3. 差动变压器位移特性实验（1）实验目的：了解差动变压器的原理与应用，掌握差动变压器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将差动变压器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析差动变压器位移特性曲线。

五、实验结果与分析1. 电涡流传感器位移特性曲线：随着传感器与被测物体之间距离的增加，输出信号逐渐减小，呈线性关系。

传感器特性系列实验报告

一、实验目的1. 了解各类传感器的基本原理、工作特性及测量方法。

2. 掌握传感器实验仪器的操作方法，提高实验技能。

3. 分析传感器在实际应用中的优缺点，为后续设计提供理论依据。

二、实验内容本次实验主要包括以下几种传感器：电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流式传感器、压力传感器、光纤传感器、温度传感器、光敏传感器等。

1. 电容式传感器实验（1）实验原理：电容式传感器利用电容的变化来测量物理量，其基本原理为平板电容 C 与极板间距 d 和极板面积 S 的关系式C=ε₀εrS/d。

（2）实验步骤：搭建实验电路，将传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。

2. 霍尔式传感器实验（1）实验原理：霍尔式传感器利用霍尔效应，将磁感应强度转换为电压信号，其基本原理为霍尔电压 U=KBIL。

（2）实验步骤：搭建实验电路，将霍尔传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。

3. 电涡流式传感器实验（1）实验原理：电涡流式传感器利用涡流效应，将金属导体中的磁通量变化转换为电信号，其基本原理为电涡流电压 U=KfB。

（2）实验步骤：搭建实验电路，将电涡流传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。

4. 压力传感器实验（1）实验原理：压力传感器利用应变电阻效应，将力学量转换为易于测量的电压量，其基本原理为应变片电阻值的变化与应力变化成正比。

（2）实验步骤：搭建实验电路，将压力传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。

5. 光纤传感器实验（1）实验原理：光纤传感器利用光纤的传输特性，将信息传感与信号传输合二为一，其基本原理为光纤传输的损耗与被测物理量有关。

（2）实验步骤：搭建实验电路，将光纤传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。

6. 温度传感器实验（1）实验原理：温度传感器利用电阻或热电偶的特性，将温度变化转换为电信号，其基本原理为电阻或热电偶的电阻或电动势随温度变化。

12 霍尔传感器的位移特性实验

12 霍尔传感器的位移特性实验霍尔传感器是一种能够测量磁场强度的传感器，它的工作原理是利用霍尔效应。

通过测量磁场强度的变化来实现对物体位移的测量。

本次实验旨在探究霍尔传感器的位移特性，并且验证霍尔传感器与位移之间的关系。

实验系统主要由两个部分组成：霍尔传感器和实验对象，实验对象是一块带有磁性的铁片，通过移动铁片，可以改变磁场的强度，进而改变霍尔传感器的输出电压。

通过对不同距离下传感器输出电压的测量，得到霍尔传感器的位移特性曲线。

实验步骤如下：1. 实验前首先将霍尔传感器连接到电源，并将多功能测量仪连接到霍尔传感器输出端。

然后将铁片固定在传感器的前方，将传感器对准铁片。

2. 在将多功能测量仪切换到电压测量模式后，记录下没有铁片存在时的输出电压（V0）。

3. 将铁片离传感器移动不同的距离，并记录每一次的输出电压值。

每次测量前需要等待电路稳定后方可进行测量。

4. 取多组数据，实验中可以根据需要改变铁片和传感器之间的距离。

5. 将实验数据绘制成位移特性曲线。

横坐标为铁片与传感器的距离，纵坐标为霍尔传感器的输出电压。

6. 对实验数据进行分析，并结合理论分析来解释霍尔传感器的位移特性。

实验结果显示，当铁片距离传感器很远时，传感器的输出电压几乎为零。

当铁片靠近传感器时，输出电压会迅速增加，并呈现出一定的线性关系，随着铁片距离传感器的进一步缩短，输出电压逐渐饱和并趋于稳定。

根据理论分析，霍尔传感器在磁场作用下，输出电压与磁场的强度成正比，当铁片与传感器之间的距离越近，磁场的强度也会越强，导致输出电压增加。

因此，实验结果与理论分析一致。

通过本次实验，我们可以更深入地了解电磁学和传感器技术，同时也可以对霍尔传感器的位移特性有更准确的认识。

霍尔传感器具有响应快、精度高、使用寿命长等优点，可以广泛应用于工业自动化控制、作为安全装置、地磁测量等领域。

霍尔传感器位移特性实验

实验14 直流激励时霍尔传感器位移特性实验一、实验目的：了解直流激励时霍尔式传感器的特性。

二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB,当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它的电势会发生变化，利用这一性质可以进行位移测量。

三、需用器件与单元：主机箱、霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、测微头、数显单元。

四、实验步骤：1、霍尔传感器和测微头的安装、使用参阅实验九。

按图14示意图接线（实验模板的输出Vol接主机箱电压表Vin）,将主机箱上的电压表量程（显示选择）开关打到2V 档。

2、检查接线无误后，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Rwl 使数显表指示为零。

3、以某个方向调节测微头2mm位移，记录电压表读数作为实验起始点；再反方向调节测微头每增加记下一个读数，将读数填入表14。

表14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：V-X曲线如下：（1）由上图可知灵敏度为S=AV/AX=mm（2）曲上图可得非线性误差：当x=lmm时，Y二X1+二Am 二二yFS 二6f=Am/yFSX100%=%当x=3mm时:Y 二X 3+二Am=Y-（）=yFS 二6f=Am/yFSX100%=%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111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。

霍尔传感器实验带结果

yq=polyval(k1,x(1:5));
yh=polyval(k2,x(6:10));
hold
figure(1)
plot(x,v11,'-*',x(1:5),yq,x(6:10),yh,'black')
grid on
xlabel('位移值（mm）');
ylabel('输出电压（mV）');
x=[0.1:0.1:1];%位移
v11=[1.42,2.85,4.32,5.71,7.10,8.52,9.91,11.06,11.19,11.19];%输出电压(1次正行程)
v12=-[-1.41,-2.84,-4.44,-5.91,-7.42,-8.81,-10.06,-10.13,-10.14,-10.14];%输出电压(1次正行程)
title('反射式光纤位移传感器输出特性图(1次正行程)');
lmd1q=k1(1)%灵敏度(前坡)
lmd1h=k2(1)%灵敏度（后坡）
y1q=v11(1:5)-yq;
y1h=v11(6:10)-yh;
l1q=max(y1q);%最大非线性绝对误差
l1h=max(y1h);%最大非线性绝对误差
mlcq=max(v11(1:5))-min(v11(1:5));
mlch=max(v11(6:10))-min(v11(6:10));
fxxwc1q=l1q/mlcq*100%非线性误差（算出来的值写的时候记得带正负号和百分号）
fxxwc1h=l1h/mlch*100%非线性误差（算出来的值写的时候记得带正负号和百分号）
y2=v11-v12;

霍尔传感器电容传感器实验数据+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。

实验步骤1.按图7－1差动放大器“+”、“－”输入端对地短接，旋动放大器调零电位器，使低通滤波器输出为零。

12 霍尔传感器的位移特性实验

• 霍尔电势与位移量成线性关系，其输出电势的极性反映了元件位移方向。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。利用这一原理可以测量与位移有关的非电量，如力，压力，加速度，液位和压差。这种传感器一般可测量12mm的微小位移，特点是惯性小，响应速度快，无触点测量。
实验内容及步骤
• 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。
• 一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。 • 对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 • 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。
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？
• 1、霍尔传感器安装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。 • 2、数显表调零：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。 • 3、实验记录：测微头往轴向方向推进，从 15.00mm到5.00mm左右为止。将读数填入
• 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。
实验原理
• 1、霍尔效应
• 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。 • 2、霍尔位移传感器工作原理 • 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，如右图所示。当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件有电势输出。 B • U H K H BI K 1 B x O • 当磁场与位移成正比时, B K2 x • U H K 1 K 2 x Kx （K ——位移传感器的灵敏度） •

基于MATLAB的霍尔传感器特性实验报告

基于 MATLAB 的霍尔传感器特性实验一.V-X 关系曲线、线性度
拟合关系式： y = −4.1x − 0.024
所以其灵敏度
kn
=
y x
=
4.1
二. 重复性
三. 迟滞性
重复性误差 eR
=
max yFS
= 0.0059
et
=
max yFS
=
0.0301
四.MATLAB 程序
%% 要求：线性、重复性、灵敏度、迟滞曲线
%% 绘图
figure
plot(x(:,1:6),z(:,1:6),'LineWidth',2,'Color',[0 0 1]);
hold on
plot(x(:,1:6),f(:,1:6),'DisplayName','反行程','LineWidth',2,'Color',[0 1 0]);
plot(x(:,6:10),z(:,6:10),'LineWidth',2,'Color',[1 0 0]);
close all
clear all
clc
%% 数据导入
x=0:0.5:4.5;
%% 霍尔效应
z1=[0.00 10.19 ];
-2.10 -4.06 -6.14 -8.28 -10.15 -10.19 -10.19 -10.19 -
f1=[-0.23 10.19 ];
-2.18 -4.25 -6.46 -8.72 -10.17 -10.19 -10.19 -10.19 -
plot(x(:,1:6),z1(:,1:6),'LineWidth',1,'Color',[0 0 1]); hold on plot(x(:,1:6),f1(:,1:6),'DisplayName','反行程','LineWidth',1,'Color',[0 1 0]);

线性霍尔式传感器位移特性实验

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
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。
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)△x=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
9.3
0.725
4.9
-0.038
0.6
-0.607
9.2
0.725
4.8
-0.067
0.5
-0.607
9.1
0.724
4.7
-0.1
0.4
-0.607
9
0.723
4.6
-0.135
0.3
-0.607
8.9
0.722
4.5
-0.159
0.2
-0.607
8.8
0.721
4.4
-0.187
0.1
-0.607
式中：RB=-1/(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

霍尔位移传感器

霍尔传感器资料霍尔效应定义：霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855～1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。

这个电势差也被叫做霍尔电势差。

霍尔传感器定义：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

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。

霍尔元件定义：根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。

它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

霍尔传感器工作原理霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。

它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。

霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。

[1]1 直放式电流传感器（开环式）众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。

这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。

2 磁平衡式电流传感器（闭环式）磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。

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09 霍尔传感器(直流、交流位移、转速)

实验9霍尔效应传感器（直流、交流、测速）在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范围可从~1015-310T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。

常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。

一般地，霍尔效应法用于测量10~104-T 的磁场。

此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。

但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。

用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显著的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。

如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。

【实验目的】1. 了解霍尔效应产生的机理。

2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。

3. 学习直流激励时霍尔式传感器位移特性及测量方法。

4. 学习交流激励时霍尔式传感器位移特性及测量方法。

5.学习霍尔转速传感器的应用。

【仪器用具】霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源、测微头、数显单元，相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器，霍尔转速传感器、直流源、转动源（2－24V ）、转动源单元。

【实验原理】1. 霍尔效应产生的机理置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。