霍尔传感器的应用——位移及振幅测量

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实验三霍尔传感器的应用——位移及振幅测量

一、实验目的

1、了解霍尔位移传感器的工作原理和结构，学会用霍尔传感器进行位移测试；

2、了解霍尔传感器在震动测量中的应用。

二、实验内容和要求

1、观察传感器综合试验仪上霍尔式位移传感器的结构。

2、直流激励下，用霍尔位移传感器进行静态位移测试；

3、直流激励下，用霍尔位移传感器进行震动测试；

4、交流激励下，用霍尔位移传感器进行震动测试；

5、进行试验前，先预习信号幅值调制的原理。

三、实验主要仪器设备和材料

1、CYS 型传感器系统综合试验仪；本次实验所用模块包括：①直流稳压电源；②霍尔传感器；③电桥；④差动放大器；⑤毫伏表；⑥测微头；⑦移相器；⑧相敏检波器；⑨低通滤波器、音频振荡器

2、双踪示波器；

3、接插连接实验导线若干。。

四、实验方法、步骤及结果测试

（一）、实验原理及方法实验台上的霍尔传感器，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。当保持霍尔元件的控制电流I 恒定，在与霍尔元件控制电流相垂直的方向上就有霍尔电势输出。霍尔元件在梯度磁场上下移动时，输出的霍尔电势U0 取决于其在磁场中的位移量x，即U0=kx，所以测得电势大小就可知道霍尔元件的位移量。

（二）、实验步骤及结果测试

1、霍尔传感器位移测试①相关仪表和电路调零差动放大器调零时请先将放大器的

增益调至适中。②按图3 直流激励接线③旋转测微头，使测微头顶杆与振动盘接触。调节振动盘上下位置，使霍尔元件基本位于梯度磁场的中间位置。④开启电源，调节测微头和电位器WD，使差放输出为零。⑤上下移动测微头各 3.5mm，每变化0.5mm 读取响应电压值，并记入下表。

2、直流激励下霍尔传感器震动测试①仍按图3 直流激励接线，使系统调零，并松

开测微头，使其脱离振动台。②将低频振荡器接“激振I” ，保持适当振幅，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，用示波器观察差动放大器的输出波形，当波形出现顶部削峰时，说明霍尔元件已进入均匀磁场，霍尔电压已不再随位移量的增加而线性增加。④改变激振器I 的频率，进行观测，注意波形的变化。⑤记录输出波形。

3、交流激励下霍尔传感器震动测试①按图4 交流激励接线。图中180°为交流电源，

从音频振荡器响应端取得。②调节电桥与移相器，提压震动圆盘，使低通滤波器输

出电压正负对称。③接通低频振荡器，保持适当振幅，用示波器观察差动放大器和低通滤波器的波形，并加以描述。④分别记录差动放大器输出、相敏检波器输出和低通滤波器输出波形。

五、实验数据

上移

S=3.11m/V

S=3.11m/V

六、思考题

1、用霍尔元件做位移测量时，为什么只允许工作在梯度磁场范围？

答：因为只有磁场有变化，位置的变化才能从磁场的变化反映出来，才能用磁场测位移，梯度磁场范围内的位移和磁场强度成线性关系，能够准确方便的计算位移与磁场强度变化的关系。

2、解释在激励源为交流信号且信号变化也是交变时需采用相敏检波器的原因？

答：用相敏检波器的原因是要坚持该传感器的响应时间的，同过该检波器可以检测到传感器的输入信号和输出信号之间的相位差。也就是通常所说的角差。