1.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
2.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。
3.仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的.
4.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。
5.热电偶的工作原理:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
6.电阻应变片式传感器的工作原理:电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
7.霍尔电动势产生的原理:一块半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I 流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势U H 。
8.霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流法。（10分） 答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
温度补偿方法：a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b 电桥补偿法
9.压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？
答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。
电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce 变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。
10.测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
X 0.6 2.4 3.1 4.3 5.5 6.5 y 1.1
1.6
2.6
3.2
4.0
5.0 试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度(15分) 答
：
222
2
2)
()
(,)
()(,∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑--=
--=
+-=?+=i i
i i i i i i i
i i i i i i i x x n y x x y x b x x n y x y x n k b kx y b kx y
带入数据得：k=0.67 b=0.25
25.067.0+=∴x y
%75
35
.0%1000
,11.0,16.0,35.0,238.0max 54321±=±=??±
=-=?-=?-=?-=?=?FS L y L γ
拟合直线灵敏度 0.67,线性度 ±7%
11.利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较好的灵敏度，应该让线圈与被测物的距离大大小于 线圈半径.
12.什么叫传感器？传感器主要由哪几部分组成？它们的作用和相互关系如何？
答：传感器——能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件的作用：能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为非电量）部分。转换元件作用：将敏感元件感受或响应的可用输出信号（一般为电信号）。敏感元件是转换元件的前提。
13.什么是金属导体的电阻－应变效应和热电阻效应:金属电阻的应变电阻效应——当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化。热电阻效应——金属导体的电阻随温度的变化而变化。 14.请说明高频反射式电涡流传感器的基本结构和工作原理。
答：基本结构主要由金属导体板与相邻处线圈构成。当线圈中通以交变电流i1时，线圈周围空间产生交变磁场H1。此时，金属板中将产生感应电动势，从而形成电涡流i2，此电涡流又产生一个磁场H2。由于H2对线圈的反作用，从而导致线圈的电感量、阻抗、品质因数发生变化。
15.压电式传感器的工作原理是什么？压电式传感器的信号调理为什么必须要设置前置放大器？其作用是什么？主要采用哪些类型的前置放大器？ 16.答：压电式传感器的工作原理是压电效应。压电式传感器本身的内阻很高(Ra ≥1010Ω)，而输出的能量信号又非常微弱，因此它的信号调理电路通常需要一个高输入阻抗的前置放大器。其基本作用：1．把压电式传感器的高输出阻抗变换为低阻抗输出；2．对压电式传感器输出的微弱信号进行放大。前置放大器类型为：电压放大器与电荷放大器。
16.静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。 17.简述电容式传感器的工作原理。
两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为
式中: ——极板间介质的介电常数，——极板的遮盖面积；——极板间的
距离。
当被测量的变化使式中的 、 或 任一参数发生变化时，电容量C 也就随之变化。
18.
.什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差?
答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。
19.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?
答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。20.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。
答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的
电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果
t
t R
R
2
1
，则由于环境温度
变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。
R1R2
R3 R4
R t R1ˊ
ˊR2
热电阻的测量电路
21.影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？
答：影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是：传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等。
22.电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？它的主要优点是什么？答：电涡流式传感器的灵敏度主要受导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数，激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素影响。电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接触测量的优点，因此在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。
23.试说明图4.12所示的差动相敏检波电路的工作原理。
答：如图所示，设差动电感传感器的线圈阻抗分别为Z1和Z2。当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z，电桥处于平衡状态，C点电位等于D点地位，电表指示为零。
当衔铁上移，上部线圈阻抗增大，Z1=Z+△Z，则下部线圈阻抗减少，Z2=Z-△Z。如果输入交流电压为正半周，则A点电位为正，B点电位为负，二极管V1、V4导通，V2、V3截止。在A-E-C-B支路中，C点电位由于Z1增大而比平衡时的C点电位降低；而在A-F-D-B支中中，D点电位由于
Z2的降低而比平衡时D点的电位增高，所以D点电位高于C点电位，直流电压表正向偏转。
如果输入交流电压为负半周，A点电位为负，B点电位为正，二极管V2、V3导通，V1、V4截止，则在A-F-C-B支中中，C点电位由于Z2减少而比平衡时降低（平衡时，输入电压若为负半周，即B点电位为正，A点电位为负，C点相对于B点为负电位，Z2减少时，C点电位更负）；而在
A-E-D-B支路中，D点电位由于Z1的增加而比平衡时的电位增高，所以仍然是D点电位高于C点电位，电压表正向偏转。
同样可以得出结果：当衔铁下移时，电压表总是反向偏转，输出为负。～
移相器
24.如图所示为一差动整流电路，试分析电路的工作原理。
答：这是简单的电压输出型，动铁芯移动时引起上下两个全波整流电路输出差动电压，中间可调整零位，输出电压与铁芯位移成正比。这种电路由二极管的非线性影响以及二极管正向饱和压降和反向漏电流的不利影响较大。
V
U0
25.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?
答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。
26.压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?
答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。
27.为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？
答：因为在N型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且μ
n
>μ
p
，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。
28.为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？
答：因为导体材料的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的ρ虽然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。
29.集成霍尔传感器有什么特点？
答：集成霍尔传感器的特点主要是取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍尔传感器与分立相比，由于减少了焊点，因此显著地提高了可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点。
30.写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量。
答：可以用霍尔传感器来检测的物理量有力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、转速、磁场量等等。
《电流和电路》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道电流的形成条件，知道电流方向的规定。 2．通过实验体会电路的组成，从能量的角度认识各部分的作用。 3．知道常用的电路元件符号，能画简单的电路图，能连接简单的电路。 4．能够识别通路、断路和短路，知道短路的危害。 （二）过程与方法 通过具体电路的连接，让学生初步了解电路的组成。认识简单的电路中的各元件的作用。通过学习画电路图，了解用简单的符号代替实物的方法。 （三）情感、态度与价值观 1．通过观察，搜集生活中的简单电路和电路元件，让学生体验物理源于生活，用于生活，乐于观察和探索生活中物理学道理。在学习电路连接、画电路图等基本技能的实践活动中培养竞争意识、合作精神、安全操作意识。 2．通过连接电路，激发学习兴趣，体验解决物理问题的喜悦。 二、教学重难点 本节内容是本章的重点教学内容。在本节课中，学生们是第一次接触到电路元件，第一次学习连接电路，第一次学习画电路，同时还学习了初中电学中很重要的一个电学物理量──电流。完成本节课的学习后，学生能否学会识别电路、连接电路、会画电路图等，都将直接影响到后续的电学知识的学习。所以本节课的教学重点应放在让学生认识简单电路，能亲自动手连接简单电路，会画简单的电路图上，并在学习电学的一开始就让学生养成良好的电学实验习惯和良好的电路作图的习惯。并通过学生的实际实验，认识并区分电路的三个状态。当然识别电源短路和用电器短路是本节课的难点。在科学探究能力方面，重点是经历从实验中归纳结论的过程，形成安全操作的初步意识。 三、教学策略 新课程标准体现重兴趣培养、重过程探究、重思维训练、重知识应用的思想。为实现这一理念，突破本节重难点，达成本节学习目标，可以通过设计问题情境，激发探究的积极性和学生对学习的责任感，调动学生参与的热情。通过学生动手实验，营造民主、和谐、合作的探究氛围，给学生的主动探索、自主学习和提高能力留有充足的空间。通过使用多媒体技术，辅助学生对电流的形成和电流方向等抽象知识的学习，优化课堂教学过程，提高教学效率和质量。因为本节课所学的知识的重要性和后续性，所以要突出教学的重难点，就应该让学生多动手，多实验，多画图，多识图。无论是在课堂上还是在课后，都要给学生创造机会和提供条件，让学生在实践中将知识和能力逐渐内化。 四、教学准备
二：霍尔传感器 由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如下图所示，是其中一种型号的 外形图 三：霍尔传感器的分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种: 1.线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组 成，它输出模拟量。 2.开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
配合差分放大器使用霍尔元件产生的电势差很小，一般在毫伏量级，所以在使用时要进行一定的放大处理（如下图） 配合触发器用在上述电路的基础上，再添加一个施密特触发器用作阈值检测，则可以使霍尔器件输出数字信号,结构图如下： 集成场效应管在上述电路的基础上添加一个场效应管，可以
增强霍尔开关的驱动能力（可以直接驱动LED、继电器等） 四：霍尔传感器的特性 1.线性型霍尔传感器的特性 2.开关型霍尔传感器的特性 如图4所示，其中BOP为工 作点“开”的磁感应强度，BRP 为释放点“关”的磁感应强度当 外加的磁感应强度。超过动作点 Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop 与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
A3144是开关霍尔传感器 五：开关型霍尔传感器 开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。 1．测转速或转数 如图所示，在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。
霍尔测速电路 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 下面以常见的玩具电机作为测速对象，用CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器实现计数脉冲的输出，既可在单片机实验箱进行转速测量，也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器，得到单位时间内的脉冲数，进行换算即可得电机转速。这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。 1 脉冲信号的获得 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。 图1 CS3020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 2 硬件电路设计 测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。
初中物理简单电路的设计教案1．知识与技能 了解简单电路在生活中应用的实例． 会根据串联、并联电路的特点，分析简单电路的结构．2．过程与方法 通过简单电路模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神． 3．情感、态度和价值观 使学生勇于钻研的精神、善于观察、敢于思考． 通过合作探究培养学生相互合作的团队精神和科学探究欲望，体验克服困难、利用已有知识探究未知世界的成功喜悦．关爱长辈、遵守交规． 1．教学重点：根据生活中的现象，设计电路图，病房呼叫模拟电路设计． 2．教学难点：异地双控模拟电路设． 3．重、难点的突破方法： 创设情景、激发兴趣． 由浅入深，层层推进． 学生相互讨论、学生动手实验． 实验演示和类比． 电源(干电池两节)、两个开关、一个电铃、两只灯泡和导线若干．
充分体现了“从生活到物理，从物理到社会”的新教材教学理念． 教法——采用“主体参与”教学模式，由学生分组进行实验探究．学法——以合作模式的科学探究、交流讨论．引入： 小明和妈妈一起去买电动玩具“调皮的小鸟”，老师把电动玩具“调皮的小鸟”展示给同学们看，并提出问题：当“调皮”的小鸟在上升的过程中，它的重力势能是如何变化的？ A、减小 B、增大 请一个学生用选答器给出答案。由此引出“设计选答器模型” 学生活动 1．项目1：设计选答器模型：一个问题有两个可选择的答案(a)和(b)，与它们对应的灯分别由两个开关控制，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光．思考：灯与灯之间应联． 两个开关分别与两灯联． 要求：先在虚框中画出符合要求的电路图． 再根据电路图把实物图连接好． 过渡：小明买了玩具后，和妈妈一起去医院看生病的奶奶，此时病房中有人呼叫医生．视频播放，老师展示“病房
霍尔元件技术指标 1相关参数 1.1封装形式 TO-92（三脚插片），SOT-23（三脚贴片）。还有SIP-4（四脚插片），SOT-143 （四脚贴片）和SOT-89（四脚贴片） 1.2电源 有3.5~24V ，2.5~3.5V ，2.5~5V 1.3灵敏度Kh 数量级在C m /103 3 ，且数值越大灵敏度越高 1.4霍尔电势温度α α越小，设备精确度越大（必要时可以增加温度补偿电路） 1.5额定控制电流 c I 一般在几mA~几十mA ，尺寸越大其值越大（尺寸大的可达几百mA ） 1.6型号 开关型的、线性的、单极性的、双极性的。双极开关霍尔元件：177A 、177B 、 177C 单极霍尔开关元件：AH175、732、1881、S41、SH12AF 、3144、44E 、3021、137、AH137、AH284线性霍尔元件：3503、S496B 、49E 锁定霍尔元件：ATS175、AH173、SS413A 、3172、3075互补双输出开关霍尔元件：276A 、276B 、276C 、277A 、277B 、277C 信号霍尔元件：211A 、211B 、211C 微功耗霍尔元件：TEL4913、TP4913、A3212、A3211。（具体霍尔开关元件见附录） 1.7输入电阻和输出电阻 一般在几Ω到几百Ω，且输入电阻要大于输出电阻 1.8外接上拉电阻 一般大于1K Ω。对一般TTL 电路，由于其高电平电压较低，用于 驱动CMOS 电路时，增加上拉电阻，可以提高其高电平的电压。常用的阻值是4.7k 或10k 。上拉电阻的是接在1脚电源Vcc 和3脚信号输出Vout 之间。 1.9功能分类 按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者 输出模拟量，后者输出数字量。都是输出高电平脉冲信号,不同的是开关型相当于到GS 设定值时电平反转；线性的可能是电压逐渐变化,到一定时使后处理电路输出反电平。一般建议用线性的,开关型常因为温度等原因使得设定值漂移,导致灵敏度下降。 1.10霍尔工作点 霍尔的工作点一般在：单极开关60到200，双极锁定在100内（单位GS ）。 1.11霍尔工作频率 一般霍尔的工作频率在100KHZ 以上
一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法 1．霍尔器件 霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控 制电流I C ，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V H 。 如图1－1所示。 霍尔电势V H 的大小与控制电流I C 和磁通密度B的乘积成正比，即：V H ＝K H I C Bsin Θ 霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。 通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。 2．霍尔直流检测原理 如图1－2所示。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔 器件输出的电压讯号U 0可以间接反映出被测电流I 1 的大小，即：I 1 ∝B 1 ∝U 我们把U 0定标为当被测电流I 1 为额定值时，U 等于50mV或100mV。这就制成 霍尔直接检测（无放大）电流传感器。
3．霍尔磁补偿原理 原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。霍尔磁补偿原理如图1－3所示。 从图1－3知道：Φ 1＝Φ 2 I 1N 1 ＝I 2 N 2 I 2＝N I /N 2 ·I 1 当补偿电流I 2流过测量电阻R M 时，在R M 两端转换成电压。做为传感器测量电 压U 0即：U ＝I 2 R M 按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A～500A系列规格的电流传感器。 由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。 4．磁补偿式电压传感器 为了测量mA级的小电流，根据Φ 1＝I 1 N 1 ，增加N 1 的匝数，同样可以获得高磁 通Φ 1 。采用这种方法制成的小电流传感器不但可以测mA级电流，而且可以测电压。 与电流传感器所不同的是在测量电压时，电压传感器的原边多匝绕组通过串 联一个限流电阻R 1，然后并联连接在被测电压U 1 上，得到与被测电压U 1 成比 例的电流I 1 ，如图1－4所示。
新人教版高中物理必修二《向心加速度》精品教案 (1)图6．6—1中的地球受到什么力的作用 (2)图6.6—2中的小球受到几个力的作用 1.2请同学们阅读教材“速度变化量”部分，同时在练习本上画出物体加速运动和减速 运动时速度变化量△v的图示，思考并回答问题： 速度的变化量△v是矢量还是标量? 如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上，如何表示速度的变化量△ 2.1认真阅读教材，思考问题，在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量的 图示．每小组4人进行交流和讨论：如果初速度 表示速度的变化量△v?
(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时，要注意什么? (2)将vA的起点移到B点时要注意什么? (3)如何画出质点由A点运动到B点时速度的变化量△V？ (4)△v／△t表示的意义是什么? (5)△v与圆的半径平行吗?在什么条件下．△v与圆的半径平行? 学生按照思考提纲认真阅读教材，思考问题，在练习本上独立完成上面的推导过程，得出结论：当△t很小很小时，△v指向圆心．
1、下列关于向心加速度的说法，正确的是（ ） A 、向心加速度是表示做圆周运动的物体速率改变的快慢的 B 、向心加速度是表示角速度变化快慢的 C 、向心加速度是描述线速度变化快慢的 D 、匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的 2．小球做匀速圆周运动，以下说法正确的是( ) A ．向心加速度与半径成反比，因为a ＝r v 2 B ．向心加速度与半径成正比，因为a ＝ω2r C ．角速度与半径成反比，因为ω＝r v D ．角速度与转速成正比，因为ω＝2πn 3、甲、乙两质点绕同一圆心做匀速圆周运动，甲的转动半径是乙的 4 3，当甲转60周时，乙转45周，甲、乙两质点的向心加速度之比为 。 4、AB 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道， 在下端B 与水平直轨道相切，如图5.6-1所示， 一小球自A 点由静止开始沿轨道下滑，已知 圆轨道半径为R ，小球到达B 点时的速度为 V 。则小球在B 点受 个力的作用，这几个 力的合力的方向是 ，小球在B 点的 加速度大小为 ，方向是 。（不计一切阻力） 5 、做匀速圆周运动的物体，圆半径为R ，向心加速度为a ，下列关系式中正确的是（ ） A 、线速度aR v = B 、角速度R a w = C 、转速R a n π2= D 、周期a R T π2= 6、如图3所示，在皮带传动中，两轮半径不等，下列说法哪些是正确的? A ．两轮角速度相等 B ．两轮边缘线速度的大小相等 C ．大轮边缘一点的向心加速度大于小轮边缘一点的向心加速度 D ．同一轮上各点的向心加速度跟该点与中心的距离成正比 7、一物体在水平面内沿半径 R =20 cm 的圆 形轨道做匀速圆周运动，线速度V =0.2m/s ， 那么，它的向心加速度为______m/s 2，它的角 速度为_______ rad/s ，它的周期为______s 。 图5-6-1 图5 图3
霍尔传感器的分类、霍尔效应与霍尔传感器的应用 霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。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（A.H.Hall，18551938）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。 霍尔效应如图1所示，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UH的霍尔电压， 它们之间的关系为。 式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。 霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。 （二）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线
霍尔测速 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。 下面以常见的玩具电机作为测速对象，用CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器实现计数脉冲的输出，既可在单片机实验箱进行转速测量，也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器，得到单位时间内的脉冲数，进行换算即可得电机转速。这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。 1 脉冲信号的获得 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。 图1 CS3020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 2 硬件电路设计 测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。 通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两
与生活实际相关电路设计及识别专题1 （一）各管各的 只闭合开关 S1 时， L1_______，L2_________ 只闭合开关 S2 时， L1_______，L2_________ 要想灯泡 LI 、 L2 同时发光， 我们需要 ______________ 设计练习： 1、某工厂传达室同时监管前后两个大门 的安全问题，但只有一个人看守。为了 工作方便，传达室职工设计了一个简单 电路，传达室内接有一电铃、一盏红 灯，当前门进人踏上脚踏板时引起开关 S1 闭合，则传达室内电铃响；当后门进 人踏上脚踏板时引起开关S2 闭合，则传 达室内红灯发光。请你画出该电路图。 2、（ 2011 年中考10）某种电脑键盘清洁器有两个开关，开关S 只控制 1 照明用的小灯泡 L，开关 S2只控制吸尘用的电动机M 。在图 5 所示的四个电路图中，符合上述要求的是 S2 S2 M M M M S2S1 S1 S1L S1L S2L L A B C图 5 D 3、家庭用电冰箱中消耗电能的器件主要是电动压缩机和照明灯泡，其中 电动压缩机 M 受温控开关 S1控制，照明灯泡 L 受门控开关 S2控制，要求它们既能单独工作又能同时工作，下图是几个同学画的家用电冰箱的电路图， 其中正确的是 电源 M S1 电源L S 2M L L S1 S1 S1 M M L 电源 电源 S2 A S2S2 D B C
4（ 2012 延庆 一 10）图 5 是电冰箱的简化电路图。图中 M 是电冰箱压缩机用 的电动机， L 是电冰箱内的照明灯。则下列判断正确的是 A ．开关 S 1 闭合， S 2 断开时，照明灯 L 与电动机 M 串联 B ．关上冰箱门时， S 1 自动闭合，使得照明灯 L 熄灭 C ．开关 S 1、S 2 都闭合时，照明灯 L 与电动机 M 并联 D ．冰箱内温度降低到设定温度时， S 2 自动断开，电动机 M 停 止工作 5、如图 3 是简化了的电冰箱的电路图。图中 M 是压缩机的 电动机， L 是电冰箱内部的照明灯。当电冰箱接入电路后，打开电冰箱门时，压缩机停止工作，照明灯照明；关闭电冰箱门时，压缩机开始工作，照明灯停 止照明。则关闭电冰箱门时，关于开关 S 1 与 S 2 的状态 下列说法正确的是 图 3 A ． S 闭合， S 断开 B. S 1 断开， S 闭合 1 2 2 C ． S 1 闭合， S 2 闭合 D. S 1 断开， S 2 断开 6、（ 2012 昌平 一 11）. 击剑比赛中，当甲方运动员的剑（图中用“ S 甲 ”表 示）击中乙方的导电服时，电路导通，乙方指示灯亮。当乙方运动员的剑 （图中用“ S 乙 ”表示）击中甲方的导电服时，电路导通，甲方指示灯亮。在图 6 所示的四个电路图中，符合上述要求的是 S 乙 L 甲 L 甲 L 乙 S 甲 L 甲 S 乙 L 甲 L 乙 S 甲 L 乙 S 乙 L 乙 S 甲 S 乙 S 甲 A B C D 图 6 7、如图 3 所示，小丽家浴室的浴霸由一只照明灯泡 L 、两只取暖灯 L 1 和 L 2 以及一个排风扇 M 组成，它们的额定电压均为 220V 。其中照明灯和排风扇 都可以单独工作，两只取暖灯总是同时工作。在图 4 所示的四个电路图中， 符合上述要求的是 与生活实际相关电路设计及识别专题 2
现代检测技术论文 测控11-2班 范国霞 1105070202
绪论 现代技术关于速度的测量方法多种多样，其中包括线速度和角速度两个方面，速度和转速测量在工业农业、国防中有很多应用，如汽车、火车、轮船及飞机等行驶速度测量；发动机、柴油机、风力发电机等输出轴的转速测量等等。其中有微积分转换法，线速度与角速度转换方法，时间位移方法等等，下面我所介绍的是霍尔传感器对于速度的测量方法。霍尔式传感器是基于霍尔效应原理设计的传感器. 关键字：霍尔效应，霍尔传感器
霍尔传感器 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用，随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍尔元件，由于他的霍尔效应显著而得到了应用和发展。在了解霍尔传感器之前先了解一下什么是霍尔元件以及它的基本特性。 霍尔元件的结构很简单，它是由霍尔片、四根引线和壳体组成的，如图1所示。 图1 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四根引线：1、1ˊ两根引线加激励电压或电流，称激励电极；2、2ˊ引线为霍尔输出引线，称霍尔电极。霍尔元件的壳体是用非到此金属、陶瓷或环氧树脂封装的。在电路中，霍尔元件一般可用两种符号表示，如图1（b）所示。
霍尔元件的基本特性 （1）额定激励电流和最大允许激励电流当霍尔元件自身温度升高10℃所流过的激励电流成为额定激励电流。以元件允许最大温升为限定的激励电流称为最大允许激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。 （2）输入电阻和输出电阻激励电极间的电阻称为输入电阻。霍尔电极输出电势对电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。 （3）不等位电势及不等为电阻当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。这是测得的空载电势称为不等位电势。 （4）寄生直流电势再外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称为寄生直流电势。 （5）霍尔电势温度系数在一定磁感应强度和激励电流下温度每变化1℃时，霍尔电势变化的百分率称为霍尔电势温度系数。他同时也是霍尔系数的温度系数。
霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例 1．霍尔元件的不等位电势差测定 0M I =（2）在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线。 V /m V I s /mA 图1：不等位电势差与工作电流的关系曲线 2．励磁电流一定，霍尔元件灵敏度测定（仪器公差取数字仪表显示数据末位的5倍，如霍尔工作电流示值误差： 0.05S I m mA ?=；霍尔电压示值误差： 0.05H V m mV ?=； 励磁电流示值误差：0.005M I m A ?=） ⑴ 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表： H S V I -500M I mA =0.25 0.28 －0.23 0.22 -0.29 0.26 0.50 0.56 -0.44 0.44 -0.56 0.50 0.75 0.85 -0.67 0.67 -0.85 0.76 1.00 1.12 -0.88 0.88 -1.12 1.00 1.25 1.41 -1.10 1.11 -1.41 1.26 1.50 1.69 -1.32 1.32 -1.68 1.50 1.75 1.97 -1.54 1.54 -1.96 1.75
2.00 2.25 -1.76 1.77 -2.24 2.01 2.25 2.54 -1.97 1.99 -2.52 2.26 2.50 2.82 -2.19 2.21 -2.80 2.51 2.75 3.10 -2.41 2.44 -3.08 2.76 3.00 3.39 -2.63 2.66 -3.36 3.01 ⑵ 利用逐差法计算霍尔元件灵敏度及其不确定度（0.683p =）。 H H H S S V V K I B I B ?= = ?? a ）利用逐差法计算H V ?的平均值及不确定度估算（该部分逐差法计算可用数据处理软 件的逐差法进行计算） 7182931041151261.750.26 1.49, 2.010.50 1.51,2.260.76 1.50, 2.51 1.00 1.51, 2.76 1.26 1.50, 3.01 1.50 1.51H H H H H H H H H H H H V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= 1.50H V mV ?= 某次测量的标准偏差：0.0082H V S mV ?=，平均值的标准偏差： 0.0033H V S mV ?= 肖维涅系数 6 1.73n c c ==， 1.730.00820.014186H n V c S mV ?*=*= 根据肖维涅准则（坏值条件： *i H H H n V V c S ?-?>）检验无坏值出现。（注：如坏值 超过两个, 请说明后用作图法处理） H V ?不确定度估算： 1.110.00330.0037H A vp V u t S mV ?==?=, （0.683p =） 0.041B p u mV ==== （0.683p =） 0.041H V u mV ?=== 0.041 0.0271.50 H H V V H u E V ??= = =? b ）S I ?的不确定度估算（该部分计算也可用数据处理软件的逐差法进行计算） 1.50S I mA ?= 0.029S p u k mA I ?=== （0.683p =） 0.0290.0191.50 S S I I S u E I ===? （0.683p =） c ）磁感应强度B 及其不确定度的计算 螺线管参数：线圈匝数N=1800匝，有效长度2L ＝181mm ，等效半径R ＝21mm 1800 2181 N n L = = 匝/mm
初中物理新课程标准教材 物理教案( 2019 — 2020学年度第二学期 ) 学校： 年级： 任课教师： 物理教案 / 初中物理 / 九年级物理教案 编订：XX文讯教育机构
“串联电路和并联电路”的教学设计 教材简介:本教材主要用途为通过学习物理知识，可以让学生培养自己的逻辑思维能力,对事物的理解认识也会有一定的帮助，本教学设计资料适用于初中九年级物理科目, 学习后学生能得到全面的发展和提高。本内容是按照教材的内容进行的编写，可以放心修改调整或直接进行教学使用。 【教学目标】 1．知识与技能 （1）认识常见的电路符号，会画简单的电路图。 （2）能连接简单的串、并联电路。 （3）初步培养学生的电学实验操作技能。 （4）初步了解开关在电路中不同位置时的控制作用。 2．过程与方法 （1）学习用实验的方法探究串、并联电路的区别，并通过实验培养学生的观察能力和科学探究能力。 （2）让学生经历从简单的物理现象和实验中归纳科学规律、并能口头或书面表达自己的观点的过程，体会到分析、归纳、论证在科学探究中的重要性。 3．情感、态度与价值观
（1）通过实验培养学生相互合作的精神和对科学的求知欲，体验战胜困难，解决物理问题的喜悦。 （2）通过例举生活、生产中的简单串、并联电路的实际应用，让学生认识科学技术对于人类生活、生产的影响。 （3）使学生得到安全用电的初步教育。 【教具及实验器材】 多媒体课件，视频展示台，初中物理电学磁性元件一套，1．5v干电池60节，2．5v的小灯泡（灯座）60个，开关60个，导线若干。 【教学过程】 教师活动 学生活动 教学目标 激 趣 引 入
霍尔传感器使用说明书 简要说明： 一、长尺寸：32mm X宽11mm X高20mm 二、主要芯片：LM393、3144霍尔传感器 三、工作电压：直流5伏 四、特点： 1、具有信号输出指示。 2、单路信号输出。 3、输出有效信号为低电平。 4、灵敏度可调（精调）。 5、有磁场切割就有信号输出
6、电路板输出开关量！(可直接接单片机) 7、可用于电机测速/位置检测等场合 适用场合：单片机学习、电子竞赛、产品开发、毕业设计。。。 【图片展示】
【与单片机连接测试程序】
/******************************************************************** 汇诚科技 实现功能:此版配套测试程序 使用芯片：AT89S52 晶振：11.0592MHZ 波特率：9600 编译环境：Keil 作者：zhangxinchun 淘宝店：汇诚科技 【声明】此程序仅用于学习与参考，引用请注明版权和作者信息！ *********************************************************************/ /******************************************************************** 说明：1、当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平 *********************************************************************/ #include
第Ⅰ卷（选择题，共30分） 一、选择题（本题10小题．每小题3分，共30分；请将每题只有一个符合题意的选项填写在相应题后的括号内） 1．关于生活中的一些电路连接，下列判断不正确的是（） A．节日的夜晚，装扮秦淮河畔小树的小彩灯是串联的 B．道路两旁的路灯，晚上同时亮，早上同时灭，它们是串联的 C．一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇，使用时互不影响，它们是并联的 D．楼道中的电灯是由声控开关和光控开关共同控制的，只有在天暗并且有声音时才能亮，所以声控开关、光控开关及灯是串联的2．图3-1为路口交通指示灯的示意图。指示灯可以通过不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为。据你对交通指示灯的了解可以推断（） A．红灯、黄灯、绿灯是串联的B．红灯、黄灯、绿灯是并联的 C．红灯与黄灯并联后再与绿灯串联D．绿灯与黄灯并联后再与红灯串联 3．如图3-2甲所示，电冰箱内有一个通过冰箱门来控制的开关，当冰箱门打开时，开关闭合使冰箱内的照明灯点亮；当冰箱门关闭时，开关断开使冰箱内的照明灯熄灭. 在图乙的四个电路中，能正确表示冰箱开门状态下冰箱内照明电路的是（） 。 图3-2甲图3-2乙 图3-1 图3-3 图3-4 图3-5 4．如图13-3所示，在探究并联电路中的电流关系时，小明同学用电流表测出A、B、C三处的电流分别为I A=0.4A、I B=0.2A、I C=0.2A，在表格中记录数据后，下一步应该做的是（） A．整理器材，结束实验 B．分析数据，得出结论 C．换用不同规格的小灯泡，再测出几组电流值 D．换用电流表的另一量程，再测出一组电流值 5．小华和几位同学在学校实验室探究并联电路中的电流关系时，连接了如图13-4所示的电路。当开关S由断开到闭合时，关于两个电流表的示数变化情况，你认为正确的是（） A、A1的示数变大，A2的示数不变 B、A1的示数变小，A2的示数变大 C、A1的示数变大，A2的示数变小 D、A1的示数不变，A2的示数变大 6．如图3-5所示，开关S闭合时，可能发生的现象是（） A. L1被烧坏 B. L1、L2均不发光 C. 电池被烧坏 D. L2被烧坏 7．如图3-6所示，粗心的小强把电流表当作电压表接在了L1的两端。此时如果闭合开关，一定 ．．会发生（） A、电源短路 B、电流表损坏 C、L1不亮 D、L2的灯丝烧断
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U， 其表达式为 U=K·I·B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。我门销售的霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。 霍尔开关的功能类似干簧管磁控开关，但是比它寿命长，响应快无磨损，而且安装时要注意磁铁的极性，磁铁极性装反无法工作。
内部原理图及输入/输出的转移特性 产品3：M12霍尔式接近开关（NPN三极管驱动输出）15元一个检测距离：1～10毫米 工作电压：3～28V直流 工作电流：小于5毫安 响应频率：5000HZ 输出驱动电流：100毫安，感性负载50毫安 温度范围：－25～70度 安装方式：埋入式
霍尔原件测速 测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的hnmk/yil，用CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器实现计数脉冲的输出，既可在单片机实验箱进行转速测量，也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器，得到单位时间内的脉冲数，进行换算即可得电机转速。这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍尔传感器测速应用的验证。 1 脉冲信号的获得 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。 图1 CS3020外形图 使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 2 硬件电路设计 测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。 通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在±1误差
课程设计报告书
2.概述 2.1系统组成框图 系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。处理器采用AT89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。本课题采用的是以8051系列的A T89C51单片机为核心开发的霍尔传感器测转速的系统。系统硬件原理框图如图1所示： 图1 系统框图 2.2系统工作原理 转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。其单位为 r／min。由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机AT89C51的计数器 T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号。其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。控制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。单片机CPU将该数据处理后，通过LED显示出来。
2.2.1霍尔传感器 霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。测量系统的转速传感器选用SiKO 的 NJK-8002D 的霍尔传感器，其响应频率为100KHz ，额定电压为5-30（V ）、检测距离为10（mm ）。其在大电流磁场或磁钢磁场的作用下，能测量高频、工频、直流等各种波形电流。该传感器具有测量精度高、电压范围宽、功耗小、输出功率大等优点，广泛应用在高速计数、测频率、测转速等领域。输出电压4～25V ，直流电源要有足够的滤波电容，测量极性为N 极。安装时将一非磁性圆盘固定在电动机的转轴上，将磁钢粘贴在圆盘边缘，磁钢采用永久磁铁，其磁力较强，霍尔元件固定在距圆盘1-10mm 处。当磁钢与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。圆盘转动，磁钢靠近霍尔元件，穿过霍尔元件的磁场较强，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，输出高电平，从而使得在圆盘转动过程中，霍尔元件输出连续脉冲信号。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。 2.2.2转速测量原理 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为 l 、b 、d 。若在垂直于薄片平面（沿厚度 d ）方向施加外磁场B ，在沿l 方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：qVB f = 式中：f —洛仑磁力， q —载流子电荷， V —载流子运动速度， B —磁感应强度。 这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差H U 称为霍尔电压。 霍尔电压大小为： H U H R =d B I /??(mV) 式中：H R —霍尔常数， d —元件厚度，B —磁感应强度， I —控制电流 设 H K H R =d /, 则H U =H K d B I /??(mV) H K 为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T)，它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和 单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B 反向时，霍尔电动势也反向。图2为霍耳元件的原理结构图。