線性霍爾傳感器位移特性實驗

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)姓名_班級_學(xué)號_實驗八 線性霍爾傳感器位移特性實驗一、實驗?zāi)康模毫私饣魻柺絺鞲衅髟砼c應(yīng)用。掌握測量方法。二、基本原理：霍爾式傳感器是一種磁敏傳感器，基于霍爾效應(yīng)原理工作。它將被測量的磁場變化（或以磁場為媒體）轉(zhuǎn)換成電動勢輸出?；魻栃?yīng)是具有載流子的半導(dǎo)體同時處在電場和磁場中而產(chǎn)生電勢的一種現(xiàn)象。如圖81（帶正電的載流子）所示，把一塊寬為b，厚為d的導(dǎo)電板放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，并在導(dǎo)電板中通以縱向電流I ，此時在板圖81霍爾效應(yīng)原理的橫向兩側(cè)面,之間就呈現(xiàn)出一定

2、的電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)（霍爾效應(yīng)可以用洛倫茲力來解釋），所產(chǎn)生的電勢差UH稱霍爾電壓。霍爾效應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：UHRHKHIB 式中：RH-1(ne)是由半導(dǎo)體本身載流子遷移率決定的物理常數(shù)，稱為霍爾系數(shù)；KH RHd靈敏度系數(shù)，與材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)。具有上述霍爾效應(yīng)的元件稱為霍爾元件，霍爾元件大多采用N型半導(dǎo)體材料（金屬材料中自由電子濃度很高，因此RH很小，使輸出UH極小，不宜作霍爾元件），厚度d只有1m左右。 霍爾傳感器有霍爾元件和集成霍爾傳感器兩種類型。集成霍爾傳感器是把霍爾元件、放大器等做在一個芯片上的集成電路型結(jié)構(gòu)，與霍爾元件相比，它具有微型化、靈敏度高、可靠性高、

3、壽命長、功耗低、負(fù)載能力強(qiáng)以及使用方便等等優(yōu)點(diǎn)。本實驗采用的霍爾式位移（小位移1mm2mm）傳感器是由線性霍爾元件、永久磁鋼組成，其它很多物理量如：力、壓力、機(jī)械振動等本質(zhì)上都可轉(zhuǎn)變成位移的變化來測量。霍爾式位移傳感器的工作原理和實驗電路原理如圖82 (a)、(b)所示。將磁場強(qiáng)度相同的兩塊永久磁鋼同極性相對放置著，線性霍爾元件置于兩塊磁鋼間的中點(diǎn)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，(a)工作原理 (b)實驗電路原理圖82霍爾式位移傳感器工作原理圖設(shè)這個位置為位移的零點(diǎn)，即X0，因磁感應(yīng)強(qiáng)度B0，故輸出電壓UH0。當(dāng)霍爾元件沿X軸有位移時，由于B0，則有一電壓UH輸出，UH經(jīng)差動放大器放大輸出為V。V與X有一

4、一對應(yīng)的特性關(guān)系。注意：線性霍爾元件有四個引線端。涂黑二端是電源輸入激勵端，另外二端是輸出端。接線時，電源輸入激勵端與輸出端千萬不能顛倒，否則霍爾元件就損壞。三、需用器件與單元：主機(jī)箱中的2V10V（步進(jìn)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源、15V直流穩(wěn)壓電源、電壓表；霍爾傳感器實驗?zāi)０?、霍爾傳感器、測微頭。四、實驗步驟：1、調(diào)節(jié)測微頭的微分筒(0.01mm/每小格)，使微分筒的0刻度線對準(zhǔn)軸套的10mm 刻度線。按圖83示意圖安裝、接線，將主機(jī)箱上的電壓表量程切換開關(guān)打到2V檔，2V10V（步進(jìn)可調(diào)）直流穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)到4V檔。2、檢查接線無誤后，開啟主機(jī)箱電源，松開安裝測微頭的緊固螺釘，移動測微頭的安裝套，使

5、傳感器的PCB板（霍爾元件）處在兩園形磁鋼的中點(diǎn)位置(目測)時，擰緊緊固螺釘。再調(diào)節(jié)RW1使電壓表顯示。圖83 霍爾傳感器(直流激勵)位移實驗接線示意圖3、測位移使用測微頭時，當(dāng)來回調(diào)節(jié)微分筒使測桿產(chǎn)生位移的過程中本身存在機(jī)械回程差，為消除這種機(jī)械回差可用單行程位移方法實驗：順時針調(diào)節(jié)測微頭的微分筒3周，記錄電壓表讀數(shù)作為位移起點(diǎn)。以后，反方向(逆時針方向) 調(diào)節(jié)測微頭的微分筒(0.01mm/每小格)，每隔X=0.25mm(總位移可取34mm)從電壓表上讀出輸出電壓Vo值，將讀數(shù)填入表8(這樣可以消除測微頭的機(jī)械回差)。表8 霍爾傳感器(直流激勵)位移實驗數(shù)據(jù)X(mm)12.7513.0013.2513.5013.7514.0014.2514.5014.7515.0015.2515.50V(mV)544512483454430397359321284247212178X(mm)12.5012.7513.0013.2513.5013.7514.0014.2