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6 霍尔式传感器特性实验

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6 霍尔式传感器特性实验
一、实验目的
了解霍尔式传感器原理与应用；
了解开关式霍尔传感器测转速的原理与应用。

二、需用器件与单元
主板F/V表、+5V电源、1.2~12V可调电源、电机驱动、转速盘；霍尔转速传感器、传感器安装片、磁性座；机头静态位移安装架、传感器输入插座、线性霍尔传感器、测微头；±4V电源、霍尔输出口、电桥、差动放大器。

三、相关单元简介
1. 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1 (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，线性霍尔元件置于两块磁钢间的中点，其磁感应强度为０，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经差动放大器放大后输出为电压为V o，V o与Ｘ有一一对应的特性关系。

＊注意：线性霍尔元件有四个接线端。

涂黑两端1 (V s+)、3 (V s-)是控制电流极，用于输入激励电压，另外两个2 (V o+)、4 (V o-)是霍尔电极，用于输出霍尔电势。

接线时，控制电流极与霍尔电极千万不能颠倒，否则霍尔元件将被损坏。

(a)工作原理(b)实验电路原理
图1霍尔式位移传感器工作原理图
2. 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矩形波(开关信号)输出的传感器。

开关式霍尔传感器测转速的原理框图如图2所示。

被测圆盘上装有6只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经频率表显示f，则转速为n = 10f（rpm）。

图2 开关式霍尔传感器测转速原理框图
四、预习思考题
1. 何为霍尔效应？
2．霍尔传感器测量位移实验中，电桥单元的作用是什么？
3. 霍尔传感器测量转速的优点是什么？
五、实验步骤
1. 差动放大器调零；
2. 调节测微头的微分筒；
3. 按图1(b)在机头上安装传感器与测微头并接线。

检查接线无误后，开启主电源。

4. 松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套，当PCB板(霍尔元件)处在两个圆形磁钢的中点位置时，拧紧紧固螺钉。

仔细调节电桥单元中的W1电位器，使F/V表显示０。

5. 使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒3周，记录电压表读数(大约在1.6V~1.8V左右)作为位移起点。

以后，反方向(逆时针方向) 调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)，每隔△X= 0.1mm (总位移可取3~4mm)从电压表上读出输出电压V o值，列入表1 (这样可以消除测微头的机械回差)。

6. 霍尔转速传感器安装、接线：如图3所示，将磁性座吸在转速盘附近的机箱边上，并通过传感器安装片装上霍尔转速传感器；传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。

霍尔转速传感器有三根引线，1号线(棕色)接+5V、2号线(黑色)接F/V表的Vi、3号线(蓝色)接F/V表的地；F/V表的地与+5V的地相连。

1.2~12V电压调节与电机驱动相应连接。

2kHz档
图3 霍尔转速传感器实验安装、接线示意图
7. 转动频率f测量：将F/V表的量程切换开关切到频率2kHz档，检查接线无误后合上主电源开关，调节1.2~12V电压调节旋钮，F/V表就显示相对应的频率f 。

六、实验数据
1. 位移测量
表1 霍尔传感器(直流激励)位移实验数据
根据表1实验数据作出V-X特性曲线，分析曲线计算不同测量范围(±0.5mm、±1mm、±2mm)时的灵敏度和非线性误差。

2.转速n计算：写出计算公式。

表2 霍尔传感器(直流激励)转速实验数据
七、思考题
1. 利用开关式霍尔传感器测转速有什么前提条件？。

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霍尔效应实验总结

霍尔效应实验总结

霍尔效应实验总结引言霍尔效应是描述电流通过导体时，在垂直磁场作用下产生电压的现象。

它是由霍尔发现的，因此得名。

霍尔效应广泛应用于各个领域，如传感器技术、磁测量等。

在本次实验中，我们通过搭建实验装置，对霍尔效应进行了实验研究，并对实验结果进行了总结和分析。

实验目的本次实验的主要目的是理解和掌握霍尔效应的基本原理，研究其特性，并对实验结果进行测量和分析。

实验原理霍尔效应是指当导体中有电流通过时，垂直于电流方向的磁场会在导体中产生横向的电势差。

这个现象可以通过以下等式来表示：VH = B * I * RH其中，VH表示霍尔电势差，B表示磁感应强度，I表示电流，RH是称为霍尔常数的物理量，与导体材料有关。

在实验中，通过改变电流大小和电流方向，我们可以分别测量霍尔电势差的变化，以研究其特性。

实验装置本次实验使用的装置主要包括以下部分：•电源：用于提供电流•磁铁：用于产生磁场•厚度均匀的导体薄片：用于进行霍尔效应实验•万用表：用于测量电流和电压实验步骤1.将导体薄片放置在实验台上，并连接电源和万用表。

2.通过调节电源的电压，将所需电流通过导体薄片。

3.使用磁铁将磁场垂直放置在导体薄片上，同时打开万用表，测量霍尔电势差的大小。

4.将电流方向反向，并重新测量霍尔电势差，记录数据。

5.改变电流大小，重复步骤3和步骤4，记录数据。

6.根据测得的数据，绘制霍尔电势差随电流和磁场变化的曲线图。

实验结果与分析根据实验数据，我们绘制了霍尔电势差随电流和磁场变化的曲线图。

图中显示了霍尔电势差与电流成正比，与磁场强度成正比的关系。

这符合霍尔效应的基本原理。

通过对实验结果的分析，我们发现在该导体薄片中，霍尔常数RH的值为xx。

这个数值可以帮助我们进一步理解导体的电流传导和磁场相互作用的特性。

实验注意事项在进行霍尔效应实验时，需要注意以下事项：1.确保实验环境的安全性，特别是在使用电源时。

2.确保实验装置的连接正确，并且导体薄片与磁铁之间的位置关系准确。

接近式霍尔传感器实验

接近式霍尔传感器实验

接近式霍尔传感器实验
接近式霍尔传感器是一种非接触式的传感器，可以检测磁场线的变化，常用于测量旋转速度、位置、方向等。

下面是接近式霍尔传感器实验的步骤：
实验器材：接近式霍尔传感器、磁铁、电源、万用表、示波器等。

实验步骤：
1. 将接近式霍尔传感器与电源和万用表连接，使其正常工作。

2. 将磁铁靠近传感器，观察万用表上的电压值变化，记录数据。

3. 改变磁铁与传感器的相对位置和距离，再次记录数据。

4. 将示波器与传感器连接，观察输出信号的波形和频率等特性。

5. 分析实验数据，验证接近式霍尔传感器对磁场变化的敏感度和准确性。

注意事项：
1. 实验中要注意电路的连接正确，避免短路或过载等危险。

2. 在分析实验数据时，要进行适当的统计和处理，避免误差和偏差的影响。

3. 实验结束后，要注意清理实验器材和把电路恢复到原来的状态，以免造成损坏或浪费。

传感器实验报告

传感器实验报告

实验一 金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点二、基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。

当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压3o U EK ε=。

其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。

三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四、实验步骤1.根据接线示意图安装接线。

2.放大器输出调零。

3.电桥调零。

4.应变片全桥实验数据记录如下表所示： 重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ）20.140.160.480.8100.8121.1141.2实验曲线如下所示：分析：从图中可见，数据点基本在拟合曲线上，线性性比半桥进一步提高。

5.计算灵敏度S=U/W ，非线性误差δ。

U=141.2mv ， W=140g ； 所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g;m∆=0.1786g，y F S=140g，δ=⨯=0.1786/140100%06.利用虚拟仪器进行测量测量数据如下表所示：重量（g）0 20 40 60 80 100 120 140电压（mv）-1.1 19.6 40.4 61.1 81.7 102.4 122.0 142.0 实验曲线如下所示：五、思考题1.测量中，当两组对边电阻值R相同时，即R1=R3，R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。

答：（2）不可以。

2.某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，能否及如何利用四组应变片组成电桥，是否需要外加电阻。

答：能够利用它们组成电桥。

对于左边一副图，可以任意选取两个电阻接入电桥的对边，则输出为两倍的横向应变，如果已知泊松比则可知纵向应变。

对于右边的一幅图，可以选取R3、R4接入电桥对边，则输出为两倍的纵向应变。

霍尔效应及其应用实验报告

霍尔效应及其应用实验报告

课程名称：大学物理实验（二）实验名称：霍尔效应及其应用
图3.3 霍尔器件输出特性测量仪器实物图
仪器操作注意事项
1、测试仪开关机前将I S和I M旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；
2、I S和I M接线不可颠倒，以防烧坏霍尔片；
3、式样应置于螺旋线圈/铁芯气隙内磁场均匀处（即尽量处于中心）。

4、电压表调零
，测试仪功能选择置于“V H”，然后调节I M=0.5A,d=0.5mm
K，单位为千高斯/安(KGs/A)
表5.1 V H—I S曲线图
表5.2测绘曲线V H—I M数据记录表
/mV V2/mV V3/mV V4/mV V
Is-B，+Is-B，-Is+B，-Is
-4.52 4.53-4.80
-6.07 6.11-6.36
-7.637.64-7.92
-9.199.20-9.47
-10.7510.76-11.03
-12.3112.32-12.60
图5.2V H—I M曲线图
测量螺线管轴线上磁场分布
图5.3螺线管轴线上磁场分布
I S曲线的数据处理如下
=0.500A，K=3.94(KGS/A)
V H1=V1−V2+V3−V4
4=2.64−(−2.54)+2.55−(−2.63)
4
=2.59(mV)
5.1；
B=KI M=0.394×0.5=0.197(T)。