传感器测试实验报告.doc

实验一直流激励时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：

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，根据霍尔效应，霍尔电势U n= K n IB,当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为孔=戚,式中k一位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。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。

三、需用器件与单元：

霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V直流电源、测微头、数显单元。

四、实验步骤：

1、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，实验板的连接线按图9.1进行。1、3为电源±5V,

2、4为输出。

2、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。

图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图

3、测微头往轴向方向推进，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9-1。

表9-1

X (mm)

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时什么量的变化?

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。

2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪儿种，备日的产生原因是什么，应怎样进行补偿。

实验二集成温度传感器的特性

一、实验目的：

了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。

二、基本原理：

集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于一5（TC—+150°C之间测量，温敏晶体管是利用管了的集电极电流恒定时，晶体管的基极一发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。本实验采用的是国产的AD590。它只需要一种电源（+4V—+30V）。即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2）即可实现电流到电压的转换。它使用方便且电流型比电压型的测量精度更

（W Q

三、需用器件与单元：

温度控制器、加热源、温度模块、数显单元、万用表。

四、实验步骤：

1、将主控箱上总电源关闭，把主控箱中温度检测与控制单元中的恒流加热电源输出与温度模块，11的恒流输入连接起来。

2、将温度模块中的温控Pt 100与主控箱的Pt 100输入连接起来。

3、将温度模块中左上角的AD590接到a、b上（正端接a,负端接b）,再将b、d连接起来。

4、将主控箱的+5V电源接入a和地之间。

5、将d和地与主控箱的电压表输入端相连（即测量1K电阻两端的电压）。

6、开启主电源,将温度控制器的SV窗口设定为50°C（设置方法见附录2）,以后每隔5°C 设定一次，即八t=5°C，读取数显表值，将结果填入下表。

表10-1

7、根据上表计算AD590的非线性误差。

五、实验注意事项：

1、加热器温度不能加热到120C以上，否则将可能损坏加热器。

2、不要将AD590的+、-端接反，因为反向电压可能击穿AD590。

六、思考题：

大家知道在一定的电流模式下PN结的正向电压与温度之间具有较好的线性关系，因此就有温敏二极管，你若有兴趣可以利用开关二极管或其它温敏二极管在50°C-100°C之间，作温度特性，然后与集成温度传感器相同区间的温度特性进行比较，从线性看温度传感器线性优于温敏二极管，请阐明理由。

七、实验报告要求：

1、简单说明AD590的基本原理，讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。

2、总结实验后的收获、体会。

实验三光电二极管和光敏电阻的特性研究

一、实验目的：

了解光电二极管和光敏电阻的特性与应用。

二、基本原理：

（1）光电二极管：

光电二极管是利用PN结单向导电性的结型光电器件，结构与一般二极管类似。PN结安装在管的顶部，便于接受光照。外壳上有以透镜制成的窗口以使光线集中在敏感面上，为了获得尽可能大的光生电流，PN结的面积比一般二极管要大。为了光电转换效率高，PN结的深度比—•般二极管浅。光电二极管可工作在两种状态。大多数情况下工作在反向偏压状态。在这种情况下，当无光照时，处于反偏的二极管工作在截止状态，这时只有少数载流子在反向偏压的作用下，渡越阻挡层形成微小的反向电流，即暗电流。反向电流小的原因是在PN结中，P型中的电子和N型中的空穴（少数载流子）很少。当光照射在PN结上时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子空穴对，使P区和N区的少数载流子浓度大大增加，在外加反偏电压和内电场的作用下，P 区的少数载流子渡越阻挡层进入N区，N区的少数载流子渡越阻挡层进入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，形成了光电流，反向电流随光照强度增加而增加。另一•种工作状态是在光也二极管上不加电压，利用PN结受光照强度增加而增加。N结受光照时产生正向电压的原理，将其作为微型光电池用。这种工作状态一•般用作光电检测。光电二极管常用的材料有硅、铭、镣化锢、砰化锢等，使用最广泛的是硅、铭光电二极管。光电二极管具有响应速度快、精巧、坚固、良好的温度稳定性和低工作电压的优点，因而得到了广泛的应用。

图为光电流信号转换电路，Vo=IpR, 3为光电流，R是反馈电阻。

（2）光敏电阻：

光敏电阻是利用光的入射引起半导体电阻的变化来进行工作的。光敏电阻的工作原理是基于光电导效应：在无光照时，光敏电阻具有很高的阻值；在有光照时，当光电子的能量大于材料禁带宽度，价带中的电了吸收光了能最后跃迁到导带，激发出可以导电的电子一空穴对, 使电阻降低，光线愈强，激发出的电了一空穴对越多，电阻值越低；光照停止后，自由电子与空穴复合，导电能力下降，电阻恢复原值。制作光敏电阻的材料常用硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）、硫化铅（PbSe）镣化锢（InSb）等。

由于光导效应只限于光照表面的薄层，所以一般都把半导体材料制成薄膜，并赋予适当的电阻值，电极构造通常做成梳形，这样，光敏电阻与电极之间的距离短，载流了通过电极的时间7；