实验十四--直流激励时霍尔式传感器位移特性实验

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。

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。

吉林大学
仪器科学与电气工程学院
本科生实验报告
实验项目：霍尔传感器的直流激励报告示例
学生姓名：
学号：
实验日期：
实验地址：
2010 年月日
一、实验目的
了解霍尔式传感器的原理与特性
二、实验所用仪器设备
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
三、实验原理
根据霍尔效应，霍尔电势V H=K H IB，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了。

四、实验步骤
（1）开启主副电源，将差动放大器调零，增益最小。

关闭电源，并连接电路图
（2）调节测微头与振动台吸合并使霍尔片至于半圆磁钢上下正中位置
（3）开启主副电源，调整W1使电压表指示为零
（4）上下旋动测微头，记录电压表读数，并填入表中
（5）关闭电源，整理器材
五、实验结果与分析
V—X曲线见下图
从曲线我们可以看出线性度是比较好的，其灵敏度为K=0.02v/0.100mm=0.2v/mm，关系式为V=KX-1.6022（V）
六、实验心得与建议
该实验通过测梯度磁场的情况，从而得到间接得到位移量。

这给我们自己设计传感器提供了一个很好的思路，我们可以通过设置一个容易控制和测量的物理量，使其按一定规律在所测的物理量上分布，从而我们可以通过测量容易测得的物理量来间接得到我们需要测的量，不仅测量方便而且比较准确。

汕头大学实验报告
学院: 工学院系: 电子系专业: 通信工程年级: 2008 成绩:
姓名: 黄兰凤学号: 08142013 合作者：植碧彬实验时间: 2010//12/3 指导教师签字: _______________________________________________________________________________ 实验十四交流激励时霍尔式传感器位移特性实验
一，实验目的
了解交流激励时霍尔式传感器的特性。

二，实验器件
主机箱，霍尔传感器实验模板，霍尔传感器，测微头，移相器，相敏检波器，低通滤波器，双踪示波器。

三，基本原理
根据霍尔效应，霍尔电势，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它的电动势发
生变化，利用这一特性进行位移测量。

四，实验内容
交流激励时输出电压和位移数据：
交流激励时霍尔式传感器位移特性实验，初始位移：8mm
计算1mm，2mm，3mm,4mm不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。

五，思考题
1，查阅资料，列举一些霍尔传感器的应用实例。

解：位移测量 ,简易磁场强度计 ,用做开关。

2，查阅资料，结合以上实验，说明直流激励和交流激励时霍尔传感器进行位移测量的特点，并比较直流激励和交流激励时霍尔传感器的灵敏度和非线性误差。

解：直流激励和交流激励时霍尔式传感器进行测量时，磁场梯度越大，灵敏度越高。

磁场梯度越均匀，输出的线性度越好。

实验十四直流激励时霍尔式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：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、霍尔传感器、直流源±4V、±15Ｖ、测微头、数显单元、相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器。

四、实验步骤：（一）直流激励时霍尔式传感器1、将霍尔传感器按图5-1安装。

霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。

1、3为电源±4Ｖ，2、4为输出。

图5-1 霍尔传感器安装示意图2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节R W1使数显表指示为零。

图5-2 霍尔传感器位移直流激励实验接线图3、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5-1。

表5-1X(mm) 9.700 9.509.309.100 8.900 8.700 8.500 8.300 8.100 7.900V(v) 0 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08X(mm) 7.700 7.507.307.100 6.900 6.700 6.500 6.300 6.100 5.900V(v) 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.18 0.19X(mm) 5.700 5.505.305.100 4.900 4.700V(v) 0.20 0.21 0.22 0.23 0.24 0.24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。

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《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。

CSY－3000系列传感器与检测技术实验台说明书一、实验台的组成CSY－3000系列传感器与检测技术实验台由主机箱、温度源、转动源、振动源、传感器、相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌等组成。

1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V－±10V（步进可调）、＋2V－＋24V（连续可调）直流稳压电源；直流恒流源0．6mA－20mA可调；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；气压源0－20KPa （可调）；温度（转速）智能调节仪（开关置内为温度调节、置外为转速调节）；计算机通信口；主机箱面板上装有电压、电流、频率转速、气压、光照度数显表；漏电保护开关等。

其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载切断保护功能，在排除接线错误后重新开机一下才能恢复正常工作。

2、振动源：振动台振动频率1Hz－30Hz可调（谐振频率9Hz左右）。

转动源：手动控制0－2400转／分；自动控制300－2400转／分。

温度源：常温－150℃。

3、传感器：有电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式位移传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器（光电断续器）、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt100铂电阻、Cu50铜电阻、湿敏传感器、气敏传感器、光照度探头、纯白高亮发光二极管、红外发光二极管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池、反射式光电开关共二十六个（其中二个光源）。

4、实验模板：有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相／相敏检波／低通滤波模板、光电器件(一)、光开关共十二块模板。

二、使用方法1、开机前将电压表显示选择旋钮打到2V档；电流表显示选择旋钮打到200mA档；步进可调直流稳压电源旋钮打到±2V档；其余旋钮都打到中间位置。

霍尔式传感器的特性—直流激励（综合性）实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性所需单元及附件：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。

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。

实验原理：霍尔传感器属于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁电转换原理，磁敏传感器是把磁学物理量转换成电信号。

随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用和发展，广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、生物医学等方面的电磁、压力、加速度、振动测量。

特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长。

随着半导体技术的发展，人们发现半导体材料的霍尔效应非常明显，并且体积小有利于集成化。

霍尔传感器是基于霍尔效应把一个导体（半导体薄片）两端通以电流I，在垂直方向施加磁感强度B的磁场，在薄片的另外两侧会产一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动势U或通电的导体（半导体）放在磁场中，电流I与磁场B方向垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势。

在磁场作用下导体中的自由电子做定向运动。

每个电子受洛仑兹力作用被推向导体的另一侧：霍尔电场作用于电子的力：霍尔电场：当两作用力相等时电荷不再向两边积累达到动态平衡：霍尔电势：通过（半）导体薄片的电流I与下列因素有关：载流子浓度n ，电子运动速度v ，导体薄片横截面积 b*d ，e 为电子电荷量。

代入后：霍尔常数：霍尔灵敏度：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3-1接线，Ｗ１、r 为电桥单元的直流电桥平衡网络。

图3-1霍尔式传感器的特性—直流激励（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。