第九周物理实验霍尔传感器测量
实验九霍尔效应实验优秀课件
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电磁特性
• 霍尔输出与磁场（恒定或交变）之间的 关系
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霍尔元件的基本驱动电路
• .霍尔元件的基
本驱动电路如下 图所示。
恒流驱动或恒压驱动电路
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六、电路原理
+2V
直
流
稳
r
压 W1 电
源
-2V
+ _感器
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三、实验应知知识
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。本实验 所用的霍尔传感器，由两个产生梯度磁场的环形磁 钢和霍尔元件组成。霍尔元件通以恒定电流时，霍 尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度 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，所以测得霍尔电势的大小便可 获知霍尔元件的静位移。
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四、实验器材
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、 相敏检波器、低通滤波、低频振荡器、音频振荡 器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示 波器。
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五、实验原理
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• 工作原理
• 若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制 电流 I，在与薄片方向上施加磁感应强度为 B 的 磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另 两侧会产生电动势 ，的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B，这一现象称为霍尔效应，利用 霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
一、实验目的：
1. 了解霍尔式传感器的原理与特性； 2. 了解霍尔式传感器在静态测量中的应用； 3. 了解交流激励霍尔片的特性； 4. 了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
霍尔传感器实验总结
霍尔传感器实验总结引言霍尔传感器是一种常用于测量磁场的传感器，利用霍尔效应原理来检测磁场的存在和强度。
本实验旨在介绍霍尔传感器的工作原理、实验步骤和结果分析，以及对其应用领域的探讨。
霍尔效应原理霍尔效应是当一块导电物质中有电流通过时，放置在该物质上的垂直于电流方向的磁场将对电流产生侧向的力，该现象被称为霍尔效应。
霍尔传感器利用该效应来测量磁场的强度。
实验步骤1.准备工作：将霍尔传感器连接到实验电路，并确保连接的准确性。
2.设置电路：根据实验要求，将霍尔传感器与电源、多用电表和信号处理器等电路元件相连接。
3.测量电流：调节电源，使通过霍尔传感器的电流维持在指定范围内。
4.测量输出电压：将多用电表连接到霍尔传感器的输出端口，记录输出电压的数值。
5.测量磁场强度：更改磁场的位置和强度，记录对应的输出电压值。
6.数据处理与分析：根据测得的数据，绘制相关图表，分析磁场强度与输出电压的关系。
实验结果与分析通过实验可以得到如下图表:磁场强度（单位）输出电压（单位）0 01 0.22 0.43 0.64 0.85 1.0由上表可以观察到：随着磁场强度的增加，输出电压也呈线性增加的趋势。
这说明霍尔传感器对磁场强度的测量是具有一定准确性的。
在实际应用中，可以根据输出电压的变化来推断磁场的强度。
应用领域霍尔传感器在许多领域中有广泛的应用，包括但不限于： - 位置检测：霍尔传感器可以用于检测物体的位置和运动状态，例如用于汽车的转向传感器、机器人的导航系统等。
- 速度测量：利用霍尔传感器可以测量物体的速度，如自行车和汽车的转速传感器等。
- 磁场检测：霍尔传感器可用于检测磁场的强度和方向，广泛应用于磁力计、磁卡读写器等设备中。
结论本实验通过对霍尔传感器的实验测量，验证了其对磁场强度的敏感性和线性响应特性。
通过实验数据的分析，对霍尔传感器的工作原理和应用进行了进一步的理解。
在未来的研究和实际应用中，霍尔传感器将继续发挥重要作用。
霍尔传感器实验报告
一、实验目的1. 了解霍尔效应的原理及其在电量、非电量测量中的应用。
2. 熟悉霍尔传感器的工作原理及其性能。
3. 掌握开关型霍尔传感器测量电流和电压的方法。
4. 通过实验验证霍尔传感器在实际测量中的应用效果。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时，在导体的垂直方向上会产生一个与电流和磁场方向都垂直的电压。
这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压的大小与电流、磁场强度以及导体材料的霍尔系数有关。
霍尔传感器利用霍尔效应将磁场变化转换为电压信号，从而实现磁场的测量。
根据霍尔元件的输出特性，可以将霍尔传感器分为开关型霍尔传感器和线性霍尔传感器。
三、实验器材1. 霍尔传感器2. 信号源3. 电流表4. 电压表5. 直流稳压电源6. 磁场发生器7. 电阻箱8. 连接线四、实验步骤1. 将霍尔传感器、信号源、电流表、电压表、直流稳压电源、磁场发生器和电阻箱等器材连接成实验电路。
2. 调节直流稳压电源输出电压，使霍尔传感器工作在合适的工作电压范围内。
3. 调节信号源输出电流，使霍尔传感器工作在合适的工作电流范围内。
4. 改变磁场发生器的磁场强度，观察霍尔传感器输出电压的变化。
5. 测量不同磁场强度下霍尔传感器的输出电压，记录实验数据。
6. 根据实验数据，分析霍尔传感器的输出特性。
五、实验数据与分析1. 霍尔传感器输出电压与磁场强度的关系根据实验数据，绘制霍尔传感器输出电压与磁场强度的关系曲线。
从曲线可以看出，霍尔传感器输出电压与磁场强度呈线性关系。
2. 霍尔传感器输出电压与电流的关系根据实验数据，绘制霍尔传感器输出电压与电流的关系曲线。
从曲线可以看出，霍尔传感器输出电压与电流呈线性关系。
六、实验结果与结论1. 实验结果表明，霍尔传感器输出电压与磁场强度、电流均呈线性关系，符合霍尔效应的原理。
2. 霍尔传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，在实际测量中具有广泛的应用前景。
3. 通过本实验，掌握了霍尔传感器的工作原理、性能特点和应用方法。
霍尔传感器实验
霍尔传感器实验
一、实验器材
XWC—I型小位移传感器综合试验台
1、螺旋测微器及龙门框架
2、霍尔传感器及圆片形磁铁
3、测量电路
二、实验目的
了解霍尔传感器的结构、工作原理、线性度及线性区范围。
三、实验原理
当霍尔传感器与上下两块圆片形磁铁的距离相等时，它感受的磁场强度为零，霍尔电势也为零。
当上磁铁圆片向霍尔传感器靠近时，它感受到的磁场强度增强，方向是从上往下。
因此它产生的霍尔电势也相应增强且为正电压。
反之，当上磁铁远离时，霍尔电势为负电压。
四、实验步骤
1、将螺旋测微器旋至0.00mm并安装在龙门框架上，将固定在龙门框架侧面的上磁铁圆片旋至测杆上，并对准霍尔传感器中心轴线，调节龙门框架上的滚花螺母，使上磁铁圆片恰好与霍尔传感器接触。
2、调零：逆时针旋转螺旋测微器至2.00mm，调节“调零”电位器使数字表读数为零。
3、4同实验四。
六、回答下列问题
1、当霍尔传感器的非线性误差限制在5%的范围内时，它的线性区有多少毫米？
2、求绝对位移在1mm及5mm、10mm时的灵敏度。
3、将霍尔传感器与电涡流传感器相比较，说明它们在灵敏度、线性度、线性区大小等方面哪一种较好。
从结构、测量电路、稳定性等方面比较，你觉得在测量小位移时哪一种较实用？各有何长处？。
霍尔传感器实验步骤
【实验步骤】(一)清点主要仪器（二）测量1.调节仪器①将仪器按照如图4所示安装：将弹簧固定在焦利秤上部的横梁上，在一个刻有水平线的小平面镜杆下端挂上砝码盘，小平面镜杆穿过固定在立柱上的玻璃管，其上端与弹簧的下端相连，②调节焦利秤的底脚螺旋，使焦利秤立柱竖直；调节螺旋E 使小平面镜上水平线与玻璃管壁上的水平线重合作为平衡位置，并调节支架让小镜面及其它参于振动的物体竖直。
2.测量弹簧的倔强系数K2.1利用新型焦利秤（静态法）测定弹簧倔强系数K①调节实验装置底脚螺丝，使焦利秤立柱垂直（目测）；②将弹簧固定在焦利秤上部悬臂上，旋转悬臂，使挂于弹簧下放的砝码盘的尖针（1）靠拢游标尺上的小镜；（2）在砝码盘放入10个1g 的砝码，然后依次取出。
在三线重合（小钩中的平面镜中有一水平刻线G ，玻璃管上有一水平刻线D ，D在平面镜中有一像D’，通过转动标尺调节旋钮可将弹簧上下移动，则平面镜同时上下移动。
当G 、D 、D’三者重合时称“三线重合”。
）时，记录各次标尺读数y1,y2, (10)（3）作Mi ～Yi 图，验证Mi ～Yi 满足线性关系，并求出斜率，'K 即为弹簧的倔强系数。
'/K g K 2.2测量弹簧振子振动周期求弹簧倔强系数（动态法）K （1）用电子秒表测弹簧振子振动50次的时间，然后求得弹簧振子的周期。
T （2）用集成开关型霍尔传感器测量弹簧振动周期，求弹簧倔强系数。
（3）将集成霍尔开关的三个引脚分别与电源和周期测试仪相接。
OUT接周期测试仪正级，V-接电源负极，并和周期测试仪负级连接，V+接电源正级，见图3；测量集成开关霍尔传感器的参数连线图【实验数据及数据处理】B op=17.152mT, B rp=12.224mT，B H=4.928mT。
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。
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－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。
霍尔传感器测量方法
霍尔传感器测量方法1. 霍尔传感器简介霍尔传感器是一种测量磁场强度的电子设备，通常用于测量物体的位移、速度和位置等物理量。
该传感器利用霍尔效应，在磁场中沿器件通电方向的正交方向上产生电位差，从而实现对磁场的测量。
2. 霍尔传感器类型目前市面上常见的霍尔传感器主要有线性霍尔传感器和角度霍尔传感器两种类型。
线性霍尔传感器通常用于测量物体的位移和速度等，而角度霍尔传感器则适用于测量物体的角度位置信息。
3. 霍尔传感器测量原理霍尔传感器的测量原理主要基于霍尔效应。
当将一个导电物品（如铜线）放在磁场中时，这个物体沿磁场方向在两端会出现电场差（电势差），这种现象称为霍尔效应。
引入实验条件后简单来讲就是：将霍尔元件（霍尔晶体管）放置于磁场中，由于磁场的作用，霍尔元件会在一个方向上堆积电荷，产生一定的电势差。
这个电势差与磁场强度成正比，可以通过测量电势差的大小来得到磁场强度的值。
4. 霍尔传感器测量方法在使用霍尔传感器时，需要通过接线将传感器与测量仪器相连。
此外，还需要将传感器放置在被测物体的表面或近距离接近被测物体。
当磁场作用于传感器时，传感器将会产生一个电势差信号。
使用测量仪器来测量这个信号的大小，就可以得到磁场强度的数值。
根据不同的应用需求，可以使用不同的测量仪器来进行精度更高的测量。
5. 霍尔传感器的优势霍尔传感器具有很高的灵敏度和线性度，能够快速响应磁场信号，同时也具有很好的可靠性和稳定性。
此外，霍尔传感器不受温度和湿度等环境因素的影响，因此在不同环境下都能够获得较好的测量精度。
同时，霍尔传感器还具有很小的体积和重量，适用于小型化、轻量化的应用领域。
6. 霍尔传感器的应用领域目前，霍尔传感器已经被广泛应用于汽车、机械制造、电子、医疗、环保等多个领域。
在汽车领域，霍尔传感器可用于测量车速、发动机转速、车辆加速度和制动效果等信息；在机械领域，霍尔传感器可用于测量机械部件的运动状态和位置信息；在电子领域，霍尔传感器可用于测量电流、电压等电学量；在医疗领域，霍尔传感器可用于监测心率和血压等生物信息；在环保领域，霍尔传感器可用于监测水质和空气质量等环境信息。
大学物理实验霍尔位置传感器测杨氏模量.
一、实验目的
学习用弯曲法测量金属的杨氏模量； 学习用读数显微镜和霍尔位置传感器两种方 法测量微小位移； 掌握用最小二乘法及逐差法处理数据。
二、实验原理
测量杨氏模量E原理：
3
d mg E 3 4a bh
d
Δh
d为两刀口之间的距离；a为梁的厚度；b为梁的 宽度；m为在初始负载的基础上所增加的砝码的质量； g为重力加速度；Δ h为梁中心由于重物P=mg的作用
五、测量黄铜板的杨氏模量
黄铜板的弯曲记录
i 1 2 10.00 3 20.00 4 30.00 5 40.00 6 50.00 7 60.00 8 70.00
m /10-3kg(不计初始负载) 0.00 U i/10-3V U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
U8
逐差法处理数据 n 1 2 3 4
U i/10-3 V U i+4 /10-3 V ΔU /10-3 V Δ h /10-3 m U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8
U
B
I
三、实验仪器预调整
将铁条穿过铜框,放在两立柱刀口的中央 位置，铜框内的刀口置于梁的中间，将 圆柱形托尖放在铜框上的小圆洞内；调 节铜杠杆，使其水平；调节磁铁的高度， 使霍尔位置传感器(在铜杠杆的一端)处 于磁场中间位置。
三、实验仪器预调整
传感器 铜杠杆 读数显微镜
U Kh b U K h
横梁 铜框
三、实验仪器预调整
调节显微镜的高度，在砝码盘上加20g 后,使镜筒轴线和铜框上的基线等高。
三、实验仪器预调整
调节目镜，使眼睛在目镜内看清分划板 上的数字和准线；前后调节镜筒，使能 清晰地看清铜框上的基线；转动镜筒， 使准线内的水平线与铜框上的基线平行。