汽车霍尔角度传感器的设计与研究

传感器测试实验报告

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 H ＝K H 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kx U H ，式中k —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Rw1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 ） V(mv)

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几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。

霍尔传感器制作实训报告

佛山职业技术学院 实训报告 课程名称传感器及应用 报告内容霍尔传感器制作与调试 专业电气自动化技术 班级08152 姓名陈红杰‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘’‘ 学号31 二0一0年六月 佛山职业技术学院

《传感器及应用》 霍尔传感器制作实训报告 班级08152学号31 姓名陈红杰时间2009-2010第二学期项目名称霍尔传感器电路制作与 指导老师张教雄谢应然调试 一、实验目的与要求： 1.对霍尔传感器的实物（电路部分）进行一个基本的了解。 2.了解双层PCB板以及一定（霍尔传感器）的焊接排版的技术和工艺。 二、实验仪器、设备与材料： 1.认识霍尔传感器（电路部分）的元件（附图如下）： 2.焊接电路PCB板（双层）和对电路设计的排版工艺的了解。 3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析（附图如下）：

实验开始，每组会得到分发的元件，我先由霍尔传感器的电路原理图开始分析，将每个元件插放好位置，这点很重要，如果出了问题那么会使电路不能正常工作，严重的还有可能导致电路元件受损而无法恢复。所以我先由霍尔传感器的电路原理图开始着手，分析清楚每个元件的指定位置，插放好了之后再由焊接，最后要把多余的脚剪掉。 整个电路的元件除了THS119是长脚直插式元件之外，其余的元件均为低位直插或者贴板直插。 焊接的过程中，所需要注意的事情就是不能出现虚焊脱焊或者更严重的烙铁烫坏元件的表壳封装损坏印制电路板等。这些都是在焊接的整个过程中要注意的事情。 比如，焊接三端稳压管7812时，要考虑到电路板的外壳封装和三端稳压管7812的散热问题，如果直插焊接的话那么就会放不进塑料外壳里，还有直插没有折引脚的话对三端稳压管7812的散热影响很大。综合这些因素再去插放焊接元件，效果会好很多。 又比如，焊接THS119的时，原本PCB板在设计的时已经排好版了，就是在TL082的背面插放THS119。这样的设计很巧妙，能够保证每一个THS119插进去焊接完了之后都能很好地与塑料外壳严密配合安放进去。因为这是利用了IC引脚与PCB板的间距来实现定距离的，绝不会给焊接带来任何麻烦。 最后，顺便提及一下，在保证能将每一个元件正确地焊接在印制电路板上的前提条件下要尽量将元件插放焊接得美观。 五、实验心得体会 （1）首先，从整个霍尔传感器来看，设计的电路的合理性，元件的选用，还有焊接的制作工艺是保证整个电路能正常工作前提。 （2）在学习电子电路的过程中，急需有一个过度期，焊接霍尔传感器电路的过程当中就会得到一个这样的练习。 （3）简单的说就是，拿到一张电路原理图未必做得出一个比较好的产品，这里需要对整个电路设计的元件参数的考虑和排版，元件插放等等。只有将这些问题逐一解决了，才能做好一个电路，也只有这样才能做好一个产品。 （4）霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。 六、实验收获 从拿到第一个元件开始，我仍然没有太多的收获，直到开始分析整个电路原理图的时候才慢慢开始了解到一些确实精巧的设计，可以说是独具匠心，到整个霍尔传感器电路完成之后才算是明白了一二。 在此，我具体地说说。首先，为什么不用一个普通的稳压管替代Z2这个精密稳压集成电路TL431呢？我查阅相关资料知道它的温度范围宽能在 区间工作。将其的R、C脚并焊再串上一个电阻来等效代替电

传感器实验报告 (2)

传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而 只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？ 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等

六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八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：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，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。图8-1 霍尔效应原理 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。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 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RW2 使数显表指示为零。

传感器课后题答案

第五章 3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。 霍尔效应：将半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 霍尔传感器工作原理：霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I时，在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uho霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比，与半导体薄片厚度d成反比。 4?简述霍尔传感器的组成，画出霍尔传感器的输出电路图。 组成：从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上，引出一对电极，其中1-1'电极用于加控制电流，称控制电流，另一对2-2'电极用于引出霍尔电势。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。 电路图： 5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。 答：它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。 7?说明单晶体和多晶体压电效应原理，比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。原理：石英晶体是天然的六角形晶体，在直角坐标系中，x轴平行于它的棱线，称为电轴，通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应；y轴垂直于它的棱面，称为机械轴，把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应；z轴表示其纵轴，称为光轴，在光轴方向时，不产生压电效应。 压电陶瓷是人工制造的多晶体，在极化处理以前，各晶粒的电畴按任意方向排列，当陶瓷施加外电场时，电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致，此时，压电陶瓷具有一定极化强度，这种极化强度称为剩余极化强度。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷，正负电荷距离大小因压力变化而变化，这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应，放电电荷的多少与外力的大小成比例关系，Q=d33F 特点：石英晶体：（1）压电常数小，时间和温度稳定性极好；（2）机械强度和品质因素高，且刚度大，固有频率高，动态特性好；（3）居里点573°C,无热释电性，且绝缘性、重复性均好。压电陶瓷的特点是：压电常数大，灵敏度高；制造工艺成熟，可通过合理配方和掺杂等人工控制来达到所要求的性能；成形工艺性也好，成本低廉，利于广泛应用。 压电陶瓷除有压电性外，还具有热释电性。因此它可制作热电传感器件而用于红外探测器中。但作

传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器

第5章 磁电式传感器习题集与部分参考答案 5-1 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理，并说明引起其输出特性非线性的原因。 5-2 试述相对式磁电测振传感器的工作原理和工作频率范围。 5-3 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施；若要提高其上限又可采取什么措施？ 5-4 对永久磁铁为什么要进行交流稳磁处理？说明其原理。 5-5 为什么磁电式传感器要考虑温度误差？用什么方法可减小温度误差？ 5-6 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件（动圈）的尺寸如图P5-1所示：D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，工作气隙宽Lg=10mm ，线圈总匝数为15000匝。若气隙磁感应强度为0.5515T ，求传感器的灵敏度。 5-6 解：已知D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，Lg=10mm ，W=15000匝，Bg=0.5515T 工作气隙的线圈匝数Wg=（总匝数W/线圈长度L ）*气隙长度Lg g g W l B K 0=，2) (210D D l +=π 5-7 某磁电式传感器固有频率为10Hz ，运动部件（质量块）重力为2.08N ，气隙磁感应强度B g =1T ，工作气隙宽度为t g =4mm ，阻尼杯平均直径D CP =20mm ，厚度t=1mm ，材料电阻率m mm /1074.128?Ω?=-ρ。试求相对阻尼系数ξ=？若欲使ξ=0.6，问阻尼杯璧厚t 应取多大？ 5-8 某厂试制一磁电式传感器，测得弹簧总刚度为18000N/m ，固有频率60Hz ，阻尼杯厚度为1.2mm 时，相对阻尼系数ξ=0.4。今欲改善其性能，使固有频率降低为20Hz ，相对阻尼系数ξ=0.6，问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大？ 5-9 已知惯性式磁电速度传感器的相对阻尼系数ξ=2/1，传感器-3dB 的下限频率为16Hz ，试求传感器的自振频率值。 5-10 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数ξ=0.6，求振幅误差小于2%测试时的n ωω/范围。

传感器测速实验报告(第一组)

传感器测速实验报告 院系： 班级： 、 小组： 组员： 日期：2013年4月20日

实验二十霍尔转速传感器测速实验 一、实验目的 了解霍尔转速传感器的应用。 二、基本原理 利用霍尔效应表达式：U H=K H IB，当被测圆盘上装有N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 本实验采用3144E开关型霍尔传感器，当转盘上的磁钢转到传感器正下方时，传感器输出低电平，反之输出高电平 三、需用器件与单元 霍尔转速传感器、直流电源+5V，转动源2~24V、转动源电源、转速测量部分。 四、实验步骤 1、根据下图所示，将霍尔转速传感器装于转动源的传感器调节支架上，调节探头对准转盘内的磁钢。 图 9-1 霍尔转速传感器安装示意图 2、将+15V直流电源加于霍尔转速器的电源输入端，红（+）、黑（ ），不能接错。 3、将霍尔传感器的输出端插入数显单元F，用来测它的转速。 4、将转速调解中的转速电源引到转动源的电源插孔。 5、将数显表上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示电机的转速。 6、调节电压使转速变化，观察数显表转速显示的变化，并记录此刻的转速值。

五、实验结果分析与处理 1、记录频率计输出频率数值如下表所示： 电压（V) 4 5 8 10 15 20 转速（转/分）0 544 930 1245 1810 2264 由以上数据可得：电压的值越大，电机的转速就越快。 六、思考题 1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有所限制？ 答：有，测量速度不能过慢，因为磁感应强度发生变化的周期过长，大于读取脉冲信号的电路的工作周期，就会导致计数错误。 2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否只用一只磁钢？ 答：如果霍尔是单极的，可以只用一只磁钢，但可靠性和精度会差一些；如果霍尔是双极的，那么必须要有一组分别为n/s极的磁钢去开启关断它，那么至少要两只磁钢。

霍尔效应测磁场实验报告(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：霍尔效应实验室 二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场 三、实验学时： 四、实验原理： （一）霍耳效应现象 将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B 的磁 场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y 方向）垂直。如在薄片的横向（X 方向）加一电流强度为H I 的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。 如图1所示，这种现象称为霍耳效应，H U 称为霍耳电压。霍耳发现，霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比，与磁场方向薄片的厚度d 反比，即 d B I R U H H = （1） 式中，比例系数R 称为霍耳系数，对同一材料R 为一常数。因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d 也是一常数，故d R /常用另一常数K 来表示，有 B KI U H H = （2） 式中，K 称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。如果霍

耳元件的灵敏度K 知道（一般由实验室给出），再测出电流H I 和霍耳电压H U ，就可根据式 H H KI U B = （3） 算出磁感应强度B 。 图 1 霍 耳 效 应 示 意 图 图2 霍耳效应解释 （二）霍耳效应的解释 现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。当沿X 方向通以电流H I 后，载流子（对N 型半导体是电子）e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B 的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为 evB f B = 方向沿Z 方向。在B f 的作用下，电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E （见图2），它会对载流子产生一静电力E f ，其大小为 H E eE f = 方向与洛仑兹力B f 相反，即它是阻止电荷继续堆积的。当B f 和E f 达到静态平衡后，有E B f f =，即b eU eE evB H H /==，于是电荷堆积的两端面（Z 方向）的电势差为 vbB U H = （4）

5实验(五)霍尔式传感器的特性

电子信息工程学系实验报告 课程名称：传感器与检测技术 实验项目名称：实验（五） 霍尔式传感器的特性 时间： 班级：测控91 姓名：陈云 学号： 实 验 目 的: 了解霍尔式传感器的原理与特性。 实 验 环 境: CSY -910型传感器实验仪：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。 实 验 内 容 及 过 程: 1、实验原理 霍尔式传感器是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。当霍尔元件通过恒定电流时，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。 2、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。 3、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，增益最小，关闭主电源。 根据图接线，W1、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)根据图接线，开启主、副电源，差动放大器增益调至较小位置，调整W1使F/V 表指示为零。 (5)旋转测微头，记下振动台的位移和F/V 的读数

建议每0.5mm读一个数，将读数填入下表： （注：本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。通过实验数据自己验证下） (7)实验完结关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。 实验结果及分析： （1）记下振动台的位移和F/V的读数，本次实验是每变化1mm读取一个数据记录的，可能造成测量数据少，结果出现一定偏差： X(mm) -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 V(v) -0.316 -0.316 -0.315 -0.31 -0.296 -0.284 -0.236 -0.149 X(mm) 2 3 4 5 6 7 8 9 V(v) -0.038 0.067 0.145 0.187 0.208 0.219 0.226 0.228 （2）作出V—X曲线指出线性范围，求出灵敏度。

传感器实验报告

实验一 箔式应变片性能 一、实验目地： 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、了解实际使用的应变电桥的性能和原理。 二、实验原理： 本实验说明箔式应变片在单臂直流电桥、半桥、全桥里的性能和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当被测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R ΔR R = ∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有R R R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，R R R Δ4=∑。 由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4·E ·∑R ，电桥灵敏度Ku ＝V ／△R ／R ，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度度分别为1/4E 、1/2E 和E.。由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无

关。 三、实验所需部件： 直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、砝码（20g ）、电压表（±4v ）。 四、实验步骤： 1、调零 开启仪器电源，差动放大器增益至100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表，用“调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。 2、按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R 1、R 2、R 3、和W D 为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R 为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为±4V 。 图 （1） 3、确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。 ＋－

传感器实验报告

实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验四、实验结果： 表1：

由表1可得出：计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW=g; 非线性误差δ=Δm/y×100％=40% 五、思考题： 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 答：正、负应变片都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性无影响 总结：由图可知，单臂电桥理想下是线性的，但实际存在非线性误差。 实验二金属箔式应变片—半桥性能实验

五：实验结果： 重量（g）020406080100120140160180200电压（mv）09182837475666758594

2040608010020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 灵敏度S ＝U ／W=g ，非线性误差δ=94=% 六思考题： 1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。 答：应放在邻边。 2、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。 答：因为电桥原理上存在非线性误差。 总结：由图可知，半桥的传感器特性曲线非线性得到了改善，电桥输出灵敏度提高。 实验三 金属箔式应变片—全桥性能实验 四、实验步骤： 1、 将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。 将实验模板差动放大器调零： 用导线将实验模板上的±15v 、⊥插口与主机箱电源±15v 、⊥分别相连，再将实验模板中的放大器的两输入口短接(V i ＝0)；调节放大器的增益电位器R W3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转 2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到 2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4 ，使电压表显示为零。

霍尔传感器试验报告.

实验三（1）霍尔式传感器的特性—直流激励（综合性） 姓名：学号：班级： 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：根据霍尔效应，霍尔电动势U=KIB，当霍尔元件处于梯度磁场中运动时就会输出霍尔电动势，霍尔电动势的大小与位移x有关，当激励电流核定不变时，磁感应强度在一定范围内与位移量呈线性关系。 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。 （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，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入表中。 实验结果及分析： 1、 2、作出Ｖ－Ｘ曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源。

实验三（2）霍尔式传感器的应用—电子秤（综合性） 实验目的：了解霍尔式传感器在静态测量中的应用。 所需单元及部件： 霍尔片、磁路系统、差动放大器、直流稳压电源、电桥、砝码、F ／V 表（电压表）、主、副电源、振动平台。 有关旋钮初始位置：直流稳压电源２Ｖ，电压表２Ｖ档，主、副电源关闭。 实验步骤： （１）开启主、副电源将差动放大器调零，关闭主、副电源。 （２）调节测微头脱离平台并远离振动台。 （３）按图3-1接线，开启主、副电源，将系统调零。 （４）差动放大器增益调至最小位置，然后不再改变。 （５）在称重平台上放上砝码，填入下表。 实验结果及分析： 1、 2

传感器第五章

第四章磁敏传感器 4-1 什么是磁敏传感器？它有哪些类型？ 答：通常把能将磁学量信号转换成电信号的器件或装置称为磁敏传感器。 按照原理主要有三大类： （1）利用半导体材料内部的载流子（电子、空穴）随磁场变运动方向这一特性而制成的而制成的传感器，代表产品有霍尔器件、磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏晶体管等； （2）利用电磁感应原理制成的传感器，主要有电涡流传感器、磁通门磁强计、磁栅式传感器和电感线圈磁头； （3）金属膜磁敏电阻、巨磁阻抗传感器、磁致伸缩和韦甘德器件，以及核磁共振磁强计等。 4-2 什么是霍尔传感器？它有什么特点？ 答：利用霍尔效应原理将被测量磁场转换成电动势的一种磁敏传感器称为霍尔器件，又称为霍尔式传感器。 特点有：结构简单、体积小、坚固且质量轻，无触点、稳定性好、使用方便；频率响应宽、动态范围大、输出信号信噪比大；使用寿命长、可靠性高，易微型化和集成化等。 4-5 霍尔集成电路有哪几种类型？开关型霍尔集成电路有什么特点？线性型霍尔集成电路有什么特点？使用时应注意什么？霍尔传感器有哪些应用实例？ 答：霍尔集成电路有线性型和开关型两类。开关型霍尔集成电路体积小，灵敏度高，安全可靠，使用简单，安装方便。是很好的非接触式位置开关传感器。霍尔效应线性型集成电路是利用硅平面工艺,在霍尔效应基础上与放大器组合一起的集成的电路。它是一种高灵敏的磁电转换器件,线性度较好,可广泛用于位置传感、非接触测距、无触点电位器、无刷马达、磁场测量、高斯计、磁力探伤等等。下面分别介绍三种国产C S型霍尔效应线性集成

电路。 对于开关型霍尔IC，其输出端内部一般为开路集电极晶体管或开路发射极输出器形式。因此它能方便地与各种负载配接，如可直接驱动晶体管、LED、光电耦合器、单双向晶闸管和小电流继电器等，并能和TTL及CMOS数字电路、PLC输入口、固态继电器、各种交直流电子开关接口。线性霍尔集成电路有其独特优点,可适用于准礁测量,控制位置、重量、厚度及电流等。 霍尔器件的应用主要有：1、位移测量；2、功率测量；3、磁强测量仪；4、霍尔开关集成传感器的应用等。 4-8 什么是磁阻效应？磁敏电阻有哪几种类型？半导体磁敏电阻有什么特点？它是怎样工作的？磁敏电阻有哪些主要特性？磁敏电阻有哪些主要用途？ 答：将外加磁场使半导体或导体的电阻发生变化的现象称为磁阻效应。磁敏电阻的类型有：长方形磁敏电阻、高灵敏栅格型磁敏电阻、科宾诺元件、共晶磁阻元件。特点：具有两个端子、结构简单、灵敏度高、安装方便等优点，其应用较为普遍。工作原理：当外加磁场的方向或强度发生变化时，磁敏电阻的阻值相应改变，利用该变化，可精确地测试出磁场的相对位移。用半导体材料制作的磁敏电阻器、无触点电位器、模拟运算器和磁传感器等应用于测量、计算机、无线电和自动控制等方面。 4-13 设计一利用霍尔开关集成电路检测发动机转速的电路。要求当转速过高时或过低时发出警报信号。 答：系统由传感器、信号处理、显示电路和系统软件等部分组成。传感器采用霍尔传感器，负责将转速转化为脉冲信号。信号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STC89C52单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。

霍尔传感器综合测试实验

浙江工业大学之江学院 实验报告 课程名称：开放性试验 系别：机电工程 专业：测控仪器与仪表 班级：测控1101班 学号：201120070706 学生姓名：何紫腾

2015年1 月19日

霍尔传感器综合测试实验 一、实验目的 1．了解霍尔式传感器原理与应用 2．了解直流激励时霍尔式传感器的特性 3．了解霍尔转速传感器的应用 二、实验设备与元器件 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源、测微头、数显单元、相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器、直流源＋5V、转动源2－24V、转动源单元、数显单元的转速显示部分 三、实验内容与步骤 1．直流激励时线性霍尔传感器的位移特性实验 （1）实验原理 根据霍尔效应，霍尔电势UH＝KHIB，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。 （2）实验步骤 1）将霍尔传感器按图22-1安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图22-2进行。1、3为电源±4V，2、4为输出。

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22-1 霍尔传感器安装示意图 图22-2 霍尔传感器位移――直流激励实验接线图 3）微头向轴向方向推进，每转动0.5mm记下一个读数，直到读数近似不 变，将读数填入表。

2. 霍尔测速实验 （1）实验原理 利用霍尔效应表达式：U H＝K H IB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周磁场就变化N次。每转一周霍尔电势就同频率相应变化，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速。 （2）实验步骤 1）根据图22-4，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面内的磁钢。 图22-4 霍尔、光电、磁电转速传感顺安装示意图 2）将5V直流源加于霍尔转速传感器的电源端（1号接线端）。 3）将霍尔转速传感器输出端（2号接线端）插入数显单元Fin端，3号接线端接地。 4）将转速调节中的＋2V－24V转速电源接入三源板的转动电源插孔中。

传感器第五章思考题与习题.doc

由理论推到可得传感器灵敏度与频率关系是: k v =- V 当振动频率低于传感器固有频率时，这种传感器的灵敏度是随振动频率变 当振动频率远大于固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变 而近似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随振动 第五章思考题与习题 1、 简述磁电感应式传感器的工作原理。磁电感应式传感器有哪几种类型？ 答：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的，根据法拉第电磁感应定律 可知，N 匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通量变化时，线 中所产生的感应电动势e 的大小取决于穿过线圈的磁通。的变化率，即： *如 e = -N — dt 根据这个原理，可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。 2、 某些磁电式速度传感器中线圈骨架为什么采用铝骨架？ 答：某些磁电式速度传感器中线圈采用铝骨架是因为线圈在磁路系统气隙中运 动时，铝骨架中感应产生涡流，形成系统的电磁阻尼力，此阻尼起到衰减固有 振动和扩展频率响应范围的作用。 3、 何谓磁电式速度传感器的线圈磁场效应，如何补偿？ 答：线圈磁场效应是指磁电式速度传感器的线圈中感应电流产生的磁场对恒定 磁场作用，而使其变化。如公式e = -BlN°v 知，由于B 的变化而产生测量误差。 补偿方法通常是采用补偿线圈与工作线圈串接，来抵消线圈中感应电流磁场对 恒定磁场的影响。 4、为什么磁电感应式传感器在工作频率较高时的灵敏度，会随频率增加而下 降？ 答： NBI" )2 ------- U 2 (1_%)2+齿2)2 口0 口0 取& = 1 化； 化， 频率增加而下降。 5、 变磁通式传感器有哪些优缺点？ 答：变磁通式传感器的优点是对环境条件要求不高，能在一150—+90虹的温度 条件下工作，而不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。缺点 主要是它的工作频率下限较高，约为50Hz,上限可达100kHz,所以它只适用 于动态量测量，不能测静态量。 6、 什么是霍尔效应？霍尔式传感器有哪些特点？ 答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时。在垂直于电流和磁场的 方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。霍尔传感器的特点是结构 简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的 变化范围）大、无触点、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化。但它 的转换率较低，温度影响大，在要求转换精度较高时必须进行温度补偿。 冲%。） 2 1"

霍尔式传感器位移实验

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。 2、将AC220V电源线插头插入市电插座中，合上电源开关，数显表显示0000，表示实验台已接通电源。 3、做每个实验前应先阅读实验指南，每个实验均应在断开电源的状态下按实验线路接好连接线（实验中用到可调直流电源时，应在该电源调到实验值后再接到实验线路中），检查无误后方可接通电源。 4、合上调节仪（温度开关）电源开关，调节仪的PV显示测量值；SV显示设定值。

传感器实验报告1

传感器实验报告

实验一 Pt100铂电阻测温特性实验一、实验目的 1．通过自行设计热电阻测温实验方案，加深对温度传感器工作原理的理解。2．掌握测量温度的电路设计和误差分析方法。 二、实验内容 1．设计PT100 铂热电阻测温实验电路方案； 2．测量PT100 的温度与电压关系，要求测温范围为：室温～65℃；温度测量精度：±2℃；输出电压≤4V，输出以电压V方式记录。 3．通过测量值进行误差分析。 三、实验仪器、设备、材料 主机箱、温度源、Pt100热电阻（2支）、温度传感器实验模板、万用表。四、实验原理 利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的热电阻有铂电阻(650℃以内)和铜电阻(150℃以内)。铂电阻是将～ｍｍ的铂丝绕在线圈骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。在0－650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：Rt=Ro(1+At+Bt2)，式中：Ro系温度为0℃时的电阻值(本实验的铂电阻Ro＝100Ω)。A＝×10－3／℃，B＝－×10－7／℃2。铂电阻一般是三线制，其中一端接一根引线另一端接二根引线，主要为远距离测量消除引线电阻对桥臂的影响(近距离可用二线制，导线电阻忽略不计。)。实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。

五、实验步骤 1、用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线(同种颜色的线)设为 1、 2，另一根设为3，并测出它在室温时的大致电阻值。 2、在主机箱总电源、调节仪电源都关闭的状态下，再根据图1示意图接线，温度传感器实验模板中ａ、ｂ(Ｒt)两端接传感器，这样传感器(Rt)与R 3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。 3、放大器调零：将图的温度传感器实验模板的放大器的两输入端引线(一根传感器引线、另一根桥路输出即Rw1活动触点输出)暂时不要引入，而用导线直接将放大器的两输入端相连(短接)；将主机箱上的电压表量程(显示选择)切换开关打到2Ｖ档，合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的RW2(逆时针转到底)增益电位器，使放大器增益最小；再调节RW3(调零电位器)使主机箱的电压表显示为０。 4、关闭主机箱电源开关，将实验模板中放大器的输入端引线按图连接，检查接线无误后，合上主机箱电源开关。

基本传感器实验报告

基本传感器实验报告 篇一：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?R1??R2??R3??R4时，其桥路输出电压Uo3?EK?。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 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?。U=141.2mv，

W=140g；所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g; ?m=0.1786g， yFS=140g， ?4010?0% 0??0.1786/1 6.利用虚拟仪器进行测量 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。两种情况下都需要接入与应变片阻值相等的电阻组成电桥。 3.金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，根据实验结果和理论分析，阐述原因， 得出相应的结论。

霍尔效应测磁场实验报告

实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：霍尔效应实验室 二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场 三、实验学时： 四、实验原理： （一）霍耳效应现象 将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，并让 薄片平面与磁场方向（如Y 方向）垂直。如在薄片的横向（X 方向）加一电流强度为H I 的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。 如图1所示，这种现象称为霍耳效应，H U 称为霍耳电压。霍耳发现，霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比，与磁场方向薄片的厚度d 反比，即 d B I R U H H （1） 式中，比例系数R 称为霍耳系数，对同一材料R 为一常数。因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d 也是一常数，故d R /常用另一常数K 来表示，有

B KI U H H = （2） 式中，K 称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。如果霍耳元件的灵敏度K 知道（一般由实验室给出），再测出电流H I 和霍耳电压H U ，就可根据式 H H KI U B = （3） 算出磁感应强度B 。 图1 霍耳效应示意图 图2 霍耳效应解释 （二）霍耳效应的解释 现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。当沿X 方向通以电流H I 后，载流子（对N 型半导体是电子）e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B 的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为 方向沿Z 方向。在B f 的作用下，电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E （见图2），它会对载流子产生一静电力E f ，其大小为 方向与洛仑兹力B f 相反，即它是阻止电荷继续堆积的。当B f 和E f 达到静态平衡后，有E B f f =，即b eU eE evB H H /==，于是电荷堆积的两端面（Z 方向）的电势差为 vbB U H = （4） 通过的电流H I 可表示为 式中n 是电子浓度，得 nebd I v H - = （5） 将式（5）代人式（4）可得

霍尔效应的应用实验报告

一、名称：霍尔效应的应用 二、目的： 1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用 2．测绘霍尔元件的V H —Is，V H —I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工 作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM之间的关系。 3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。 4．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。 三、器材： 1、实验仪： （1）电磁铁。 （2）样品和样品架。 （3）Is和I M 换向开关及V H 、Vó切换开关。 2、测试仪： （1）两组恒流源。 （2）直流数字电压表。 四、原理： 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场 H E。 如图15-1所示的半导体试样，若在X方向通以电流 S I，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样 A-A/ 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的

指向取决于试样的导电类型。对图所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，（b ）的P 型试样则沿Y 方向。即有 ) (P 0)() (N 0)(型型?>?