5实验(五)霍尔式传感器的特性
霍尔式传感器的实训报告
一、实训目的1. 理解霍尔式传感器的工作原理；2. 掌握霍尔式传感器的结构、性能和应用；3. 学会霍尔式传感器的安装、调试和故障排除；4. 培养动手能力和团队合作精神。
二、实训内容1. 霍尔式传感器工作原理霍尔式传感器是基于霍尔效应原理制成的，当霍尔元件处于磁场中时，在其两端会产生霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场强度成正比，方向垂直于磁场和霍尔元件所在的平面。
2. 霍尔式传感器的结构霍尔式传感器主要由霍尔元件、放大电路、信号处理电路和输出电路组成。
（1）霍尔元件：是霍尔式传感器的核心部件，主要由半导体材料制成，具有高灵敏度、高稳定性等优点。
（2）放大电路：将霍尔元件输出的微弱霍尔电压放大到一定幅度，以满足后续电路的需求。
（3）信号处理电路：对放大后的信号进行滤波、整形等处理，以消除噪声和干扰。
（4）输出电路：将处理后的信号转换为标准信号，如电压、电流或频率等，以便于后续电路的使用。
3. 霍尔式传感器的性能（1）高灵敏度：霍尔式传感器具有很高的灵敏度，能够检测微弱的磁场变化。
（2）高精度：霍尔式传感器的测量精度较高，可达±0.1%。
（3）高稳定性：霍尔式传感器具有很高的稳定性，受温度、湿度等因素影响较小。
（4）抗干扰能力强：霍尔式传感器具有较强的抗干扰能力，能够抵御电磁干扰、温度干扰等。
4. 霍尔式传感器的应用（1）位移测量：霍尔式传感器可以用于测量机械位移、角度等。
（2）转速测量：霍尔式传感器可以用于测量电机转速、转速差等。
（3）磁场测量：霍尔式传感器可以用于测量磁场强度、方向等。
（4）电流测量：霍尔式传感器可以用于测量电流大小、方向等。
三、实训过程1. 准备工作（1）了解实训内容，明确实训目的。
（2）熟悉实训设备，包括霍尔式传感器、信号发生器、示波器等。
（3）了解实训原理，掌握实训步骤。
2. 实训步骤（1）搭建霍尔式传感器实验电路。
（2）连接信号发生器和示波器，观察霍尔式传感器的输出信号。
实验报告--集成霍尔传感器的特性测量与应用
实验报告姓名：张伟楠班级： F 学号：实验成绩：同组姓名：马文琪实验日期：08.03.31 指导教师：批阅日期：集成霍尔传感器的特征测量与应用【实验目的】1．了解霍耳效应原理和集成霍耳传感器的工作原理。
2．通过测量螺线管励磁电流与集成霍耳传感器输出电压的关系，证明霍耳电势差与磁感应强度成正比。
3．用通电螺线管中心点处磁感应强度的理论计算值校准集成霍耳传感器的灵敏度。
4．测量螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布，并与相应的理论曲线比较。
【实验原理】1、霍耳效应将一导电体（金属或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向。
当薄片纵向端面有电流I流过时，在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面a、b间就会产生一电势差，这种现象称为霍耳效应（Hall effect），所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压，用U H表示。
霍耳效应是由运动电荷（载流子）在磁场中受到洛伦兹力的作用引起的。
洛伦兹力使载流子发生偏转，在薄片横向端面上聚积电荷形成不断增大的横向电场（称为霍耳电场），从而使载流子又受到一个与洛伦兹力反向的电场力，直到两力相等，载流子不再发生偏转，在a、b间形成一个稳定的霍耳电场。
这时，两横向端面a、b间的霍耳电压就达到一个稳定值。
端面a、b间霍耳电压的符合与载流子电荷的正负有关。
因此，通过测量霍耳电压的正负，即可判断半导体材料的导电类型。
实验表明，在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比，即( 1)式中比例系数和分别为霍耳系数和霍耳元件的灵敏度。
用霍耳效应测量磁场是在霍耳元件的灵敏度和工作电流已知的情况下，通过测量霍耳电压，再由公式（1）求出磁感应强度。
2、集成霍耳传感器SS495A型集成霍耳传感器（线性测量范围0-67mT，灵敏度31.25V/T）由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿器组成。
测量时输出信号大，不必考虑剩余电压的影响。
工作电压Vs＝5V，在磁感应强度为零时，输出电压为。
霍尔传感器位移特性实验报告
霍尔传感器位移特性实验报告霍尔传感器位移特性实验报告一、引言霍尔传感器是一种常用的非接触式位移传感器，广泛应用于工业自动化、汽车电子、航空航天等领域。
本实验旨在探究霍尔传感器的位移特性，通过实验数据的采集和分析，了解霍尔传感器在不同位移条件下的响应特点。
二、实验目的1. 理解霍尔传感器的工作原理；2. 掌握霍尔传感器的位移测量方法；3. 分析霍尔传感器在不同位移下的输出特性。
三、实验装置与方法1. 实验装置：- 霍尔传感器：将霍尔传感器固定在测量平台上，与位移装置相连；- 位移装置：通过手动旋钮控制位移装置的运动，使其产生不同的位移；- 数据采集系统：使用万用表或示波器对霍尔传感器的输出信号进行采集。
2. 实验方法：- 将霍尔传感器与位移装置连接后，将位移装置调整到初始位置；- 通过手动旋钮控制位移装置，逐步改变位移，记录下每个位移条件下的传感器输出信号；- 将采集到的数据进行整理和分析。
四、实验结果与分析在实验过程中，我们按照不同的位移条件，记录下了霍尔传感器的输出信号。
通过对数据的整理和分析，我们得到了以下结果：1. 位移与输出信号的关系：我们发现，随着位移的增加，霍尔传感器的输出信号呈线性增加的趋势。
这与霍尔传感器的工作原理相吻合，即霍尔传感器通过感应磁场的变化来测量位移。
2. 输出信号的稳定性：在一定范围内，霍尔传感器的输出信号相对稳定，变化较小。
然而，当位移超出一定范围时，输出信号的变化较大。
这可能是由于霍尔传感器的灵敏度有限，在较大位移下无法准确测量。
3. 温度对输出信号的影响：在实验过程中，我们还发现温度对霍尔传感器的输出信号有一定影响。
随着温度的升高，输出信号呈现出一定的波动。
这可能是由于温度变化引起霍尔传感器内部电路的参数变化，进而影响输出信号的稳定性。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了霍尔传感器的位移特性。
我们发现霍尔传感器的输出信号与位移呈线性关系，在一定范围内相对稳定。
线性霍尔传感器位移特性实验
线性霍尔传感器位移特性实验1.实验目的通过对线性霍尔传感器位移特性的实验，使学生了解线性霍尔传感器的基本工作原理，并了解它在位移测量中的应用。
2.实验仪器线性霍尔传感器、数字万用表、调整电源。
3.实验原理线性霍尔传感器是一种基于霍尔效应工作的传感器。
当通过传感器的电流与磁场相互作用时，传感器的输出电压会发生变化。
通过调整传感器附近的磁场，可以改变传感器的输出电压。
线性霍尔传感器的输出电压与输出电流成正比，因此可以用来测量位移。
4.实验步骤(1)将调整电源的电压调整到3V左右，将线性霍尔传感器连接到数字万用表的电流输入端。
(2)将线性霍尔传感器固定在一个平面表面上，并将测量头固定在传动机构上。
(3)在传动机构上固定一块磁铁，并将磁铁与线性霍尔传感器保持一定的距离。
(4)用手慢慢地移动传动机构，观察及记录数字万用表的输出读数，同时测量传动机构的位移。
(5)按照步骤(4)，沿一个方向不断地调整传动机构的位置，获得输出电压和位移数据。
然后，沿相反的方向重复这个过程。
(6)根据实验中获得的数据绘制线性霍尔传感器的位移特性曲线。
5.实验注意事项(1)实验时应防止磁场干扰，以免影响实验结果。
(2)在实验过程中需要减小环境磁场干扰。
(3)尽量减少传动机构的摩擦，以确保实验结果的准确性。
6.实验结果分析根据实验分析得到的数据，可以绘制线性霍尔传感器的位移特性曲线。
通过分析该曲线，可以了解线性霍尔传感器的工作特性。
根据曲线的斜率，可以计算出线性霍尔传感器的灵敏度，进一步推断出它在位移测量中的应用范围。
实验5 A3144开关霍尔传感器
实验5 A3144开关型霍尔传感器实验班级：B13512 学号：20134051204 姓名：闭雨哲一、实验目的：1、了解开关型霍尔传感器A3144的原理。
2、通过单片机和A3144模拟电动车刹把工作过程。
二、实验内容和要求：1. 按实验原理连接设备。
2、通过A3144检测电动车是否刹车，若未检测到刹车，则发送“run”信息至串口显示，同时使电机转动；若检测到刹车，则发送“stop”信息至串口助手显示，并点亮1个led灯，并另电机停止转动。
三、使用的设备和软件：PC、单片机开发板、霍尔传感器、电机、KEIL、STC-ISP、串口调试助手四、硬件原理与连接：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。
在正极和输出接电阻（1到10K）。
在负极和输出间接一个发光二极管。
接电后用磁铁靠近或远离或反正面反复在霍尔印章面可以看到发光二极管是否发光变化（磁钢靠近有霍尔有输出变化的那一面为S极）。
五、实验代码voidSensor_init_TTL(void){ //IO口初始化GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(SENSOR_CLOCK,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=Sensor_IO_PIN2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入GPIO_Init(Sensor_IO_PORT,&GPIO_InitStructure);}voidGetSensorData(u8*data){ //采集数据函数data[0]=0;data[1]=0;//如果是声音、震动传感器，则采用中断方式检测if(senser_type==SENSOR_SOUND||senser_type==SENSOR_801S){data[2]=sensor_exit_flag;sensor_exit_flag=0;}elsedata[2]=SENSOR2_IN();data[3]=0;data[4]=0;//数据校正，开关型传感器，0（默认）是正常，1是发生变化//光照、倾斜、霍尔传感器if(senser_type==SENSOR_LIGHT5537|senser_type==SENSOR_TILT|senser_type==SENSOR_HDS10|sens er_type==SENSOR_HALL3144) {data[2]=(~data[2])&0x01; } }解释：霍尔传感器使用data[2]=SENSOR2_IN();进行数据采集，其中SENSOR2_IN();的宏定义为((Sensor_IO_PORT->IDR&Sensor_IO_PIN2)>>Sensor_IO_NUM2)；其本质也就是采集PB7口的电平变化情况来判断检测磁铁的状态。
实验五霍尔传感器位移特性实验
实验五霍尔传感器位移特性实验（共2页）（一）直流激励时位移特性实验一、实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用。
二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。
三、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H=K H IB，其中K H为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。
四、实验内容与步骤1．按图5-1接线。
图5-1 霍尔传感器直流激励接线图2．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“1cm”处，手动调节测微头的位置，先使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表显示为零。
3．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-1及5-2。
五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。
2．何为霍尔效应？制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？（二）交流激励时位移特性实验一、实验目的：了解交流激励时霍尔传感器的特性二、实验仪器：霍尔传感器模块、霍尔传感器、测微头、直流电源、数显电压表。
三、实验原理：交流激励时霍尔式传感器与直流激励一样，基本工作原理相同，不同之处是测量电路。
四、实验内容与步骤：1．接线如下图5-2。
图5-22．调节振荡器的音频调频和音频调幅旋钮，使音频振荡器的“00”输出端输出频率为1K，Vp-p=4V的正弦波（注意：峰峰值不应过大，否则烧毁霍尔组件）。
3．开启电源，直流数显电压表选择“2V”档，将测微头的起始位置调到“10mm”处，手动调节测微头的位置，使霍尔片大概在磁钢的中间位置（数显表大致为0），固定测微头，再调节Rw1使数显表为零。
4．分别向左、右不同方向旋动测微头，每隔0.2mm记一个读数，直到读数近似不变，将读数填入下表5-3及5-4。
五、实验报告1．作出U－X曲线，计算灵敏度。
霍尔式位移传感器的直流激励特性实验
了解霍尔式传感器的原理与特性。
根据霍尔效应，霍尔电势 UH=K H IB，保持 K H 、I 不变，若霍尔元件在梯度磁场 B 中运动，且 B 是线性均匀变化的，则霍尔电势 U H 也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。
霍尔片、磁钢、电桥、差动放大器、F/V 表、直流稳压电源、测微头、振动平台。
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。
1、了解霍尔传感器结构、熟悉霍尔片电路符号，霍尔片安装在振动圆盘上,两个半圆永久磁钢固定在顶板上，二者组合成霍尔传感器(老)；霍尔片封装成探头固定在调节支架上，圆形永久磁钢固定在振动圆盘上 (新) ，两种不同结构的霍尔传感器，请对照设备看下。
2、开启主电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图 23 接线，W1、r 为电桥单元的直流平衡网络。
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(老)，霍尔探头置于圆形磁钢中心 (新) 并且相距约 2-3mm。
4、开启主电源，调整 W1 使电压表指示为零【如电压表指示不能调零 (新) ，再进一步一调整霍尔探头与圆形磁钢中心的距离，直至可到零位】。
5、记下测微头起始刻度，顺时针旋动测微头，记下电压表读数，建议每 0.2—0.5mm 读一个数，将读数填入下表：作出 V-X 曲线，记下线性范围(X-V)坐标，求出灵敏度。
通过实验可以想到：本实验实际上是用移动的霍尔元件(或磁钢)来测磁场分布情况，磁场分布的线性程度决定了输出霍尔电势的线性度，且灵敏度与磁场强度有关。
6、实验完结关闭主电源，各旋钮置初始位置。
1、由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴霍尔探头尽量对准磁钢中心，以高灵敏度。
一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
2、霍尔传感器的输入、输出端口不要弄错；激励电压不能过 2V，以免损坏霍尔片。
传感器特性系列实验报告
一、实验目的1. 了解各类传感器的基本原理、工作特性及测量方法。
2. 掌握传感器实验仪器的操作方法，提高实验技能。
3. 分析传感器在实际应用中的优缺点，为后续设计提供理论依据。
二、实验内容本次实验主要包括以下几种传感器：电容式传感器、霍尔式传感器、电涡流式传感器、压力传感器、光纤传感器、温度传感器、光敏传感器等。
1. 电容式传感器实验（1）实验原理：电容式传感器利用电容的变化来测量物理量，其基本原理为平板电容 C 与极板间距 d 和极板面积 S 的关系式C=ε₀εrS/d。
（2）实验步骤：搭建实验电路，将传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。
2. 霍尔式传感器实验（1）实验原理：霍尔式传感器利用霍尔效应，将磁感应强度转换为电压信号，其基本原理为霍尔电压 U=KBIL。
（2）实验步骤：搭建实验电路，将霍尔传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。
3. 电涡流式传感器实验（1）实验原理：电涡流式传感器利用涡流效应，将金属导体中的磁通量变化转换为电信号，其基本原理为电涡流电压 U=KfB。
（2）实验步骤：搭建实验电路，将电涡流传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。
4. 压力传感器实验（1）实验原理：压力传感器利用应变电阻效应，将力学量转换为易于测量的电压量，其基本原理为应变片电阻值的变化与应力变化成正比。
（2）实验步骤：搭建实验电路，将压力传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。
5. 光纤传感器实验（1）实验原理：光纤传感器利用光纤的传输特性，将信息传感与信号传输合二为一，其基本原理为光纤传输的损耗与被测物理量有关。
（2）实验步骤：搭建实验电路，将光纤传感器安装在实验台上，调整传感器与测量电路的连接，进行数据采集，分析传感器特性。
6. 温度传感器实验（1）实验原理：温度传感器利用电阻或热电偶的特性，将温度变化转换为电信号，其基本原理为电阻或热电偶的电阻或电动势随温度变化。
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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。
根据所测得的数据绘制出相关曲线如上图，因为对散点添加趋势线时采用的是移动平均的模式，所以结果会造成偏差，倘若中间用线性拟合，两端用水平线表示，结果可能更符合理论值。
曲线没有过零点，并且出现了较大幅度的便宜，原因可能是平衡状态下，霍尔元件经过长期使用，已经不在磁铁的中间了。
线性范围应该是在-1—4mm范围，对应电压的输出范围为-0.25—0.15V，灵敏度K=△V/△X=0.4V/5mm=0.08 V/mm.
实验心得：
经过此次的实验，让我们了解霍尔传感器，以及了解霍尔式传感器的原理与特性。
得知霍尔传感器在一定的区间范围内的输出电压成线性关系，并可以计算出其相应的灵敏度，为以后的应用打下理论和实践基础。
附录：
注意事项
(1)由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。
(2)一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
(3) 激励电压不能过2V，以免损坏霍尔片(±4V就有可能损坏霍尔片)。