霍尔传感器ppt
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霍尔传感器教学课件
磁编码器
用于测量物体的旋转或线性位 置。
霍尔传感器在电子、汽车行业中的应用
电子
智能手机、电视机、电脑、数字相机
汽车
转向传感器、刹车传感器、车速传感器、燃油 传感器
霍尔传感器的优缺点
优点
灵敏度高、响应速度快、可靠性高、无机械磨损
缺点
价格较高、受环境影响大、精度受限制
霍尔传感器的维护
1 定磁干扰，确保霍尔传感器的正常工作和长寿命。
3 应用场景
霍尔传感器常用于电子 设备中，如智能手机、 电视机、电脑、数字相 机。
霍尔传感器的分类
根据输出信号分类
线性霍尔传感器、开关型霍尔传感器
根据工作原理分类
电流感应型霍尔传感器、磁感应型霍尔传感器
常见的霍尔传感器
电子流量计
用于测量液体或气体的流速和 体积。
位置传感器
用于检测物体的位置或位置变 化。
定期清洁霍尔传感器，防止灰尘和杂质堆积。
2 避免电磁干扰
将霍尔传感器安装在远离电磁源的位置，避免干扰。
3 遵循正确的使用方式
遵循使用手册中的指导，正确使用和维护霍尔传感器。
结论
1 霍尔传感器是一种重要的传感器
它通过测量磁场变化实现非接触式测量，广泛应用于电子和汽车行业。
2 有广泛的应用场景
霍尔传感器在智能手机、电视机、电脑、汽车等设备中发挥重要作用。
霍尔传感器教学课件PPT
# 霍尔传感器教学课件PPT 霍尔传感器是一种广泛应用于电子设备中的传感器。本教学课件将全面介绍 霍尔传感器的定义、工作原理，以及在电子和汽车行业的应用。
什么是霍尔传感器
1 定义
霍尔传感器是利用霍尔 效应来测量电磁场强度 变化的一种传感器。
霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)
该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
《霍尔式传感器》课件
详细描述
霍尔式传感器能够将磁场变化转化为电信号，从而检测汽车发动机的转速和车速。在汽车气瓶压力检 测中，霍尔式传感器可以实时监测气瓶压力，确保行车安全。
在环境监测中的应用
总结词
霍尔式传感器在环境监测领域的应用主要包括空气质量检测、水质监测和气象监测等方面。
详细描述
在空气质量检测中，霍尔式传感器可以检测空气中的有害气体和颗粒物，为环境保护提供数据支持。在水质监测 中，它可以检测水中的溶解氧、PH值等参数，确保水质安全。在气象监测中，霍尔式传感器可以用于风速、风 向等参数的测量。
感谢您的观看
4. 对于长期不使用的传感器，应定期通电检查，防止性能下降。
常见故障与排除方法
要点一
1. 输出信号异常
可能是由于电源故障、连接不良或传感器损坏等原因。
要点二
2. 测量误差大
可能是由于传感器老化、环境条件变化或电路故障等引起 。
常见故障与排除方法
3. 无输出信号
可能是由于电源未接通、连接线断路或传感器损坏等造 成。
详细描述
差分测量电路通过使用两个完全相同的霍尔元件，并将它们的输出电压差分放大来提高 测量精度和抗干扰能力。这种电路可以消除温度、电源电压和机械应力等外部因素对测
量结果的影响。
04 霍尔式传感器的应用实例
在汽车工业中的应用
总结词
霍尔式传感器在汽车工业中发挥着重要作用，主要用于检测车速、发动机转速、气瓶压力等参数。
在自动化生产线中的应用
总结词
霍尔式传感器在自动化生产线中的应用 主要包括物料传送、定位控制和机械臂 控制等方面。
VS
详细描述
在物料传送中，霍尔式传感器可以检测传 送带上物品的位置和速度，确保物品准确 无误地传送到指定位置。在定位控制中， 它可以用于控制机械臂的移动位置和速度 ，提高生产效率。在机械臂控制中，霍尔 式传感器可以检测机械臂的位置和姿态， 实现精确控制。
霍尔式传感器能够将磁场变化转化为电信号，从而检测汽车发动机的转速和车速。在汽车气瓶压力检 测中，霍尔式传感器可以实时监测气瓶压力，确保行车安全。
在环境监测中的应用
总结词
霍尔式传感器在环境监测领域的应用主要包括空气质量检测、水质监测和气象监测等方面。
详细描述
在空气质量检测中，霍尔式传感器可以检测空气中的有害气体和颗粒物，为环境保护提供数据支持。在水质监测 中，它可以检测水中的溶解氧、PH值等参数，确保水质安全。在气象监测中，霍尔式传感器可以用于风速、风 向等参数的测量。
感谢您的观看
4. 对于长期不使用的传感器，应定期通电检查，防止性能下降。
常见故障与排除方法
要点一
1. 输出信号异常
可能是由于电源故障、连接不良或传感器损坏等原因。
要点二
2. 测量误差大
可能是由于传感器老化、环境条件变化或电路故障等引起 。
常见故障与排除方法
3. 无输出信号
可能是由于电源未接通、连接线断路或传感器损坏等造 成。
详细描述
差分测量电路通过使用两个完全相同的霍尔元件，并将它们的输出电压差分放大来提高 测量精度和抗干扰能力。这种电路可以消除温度、电源电压和机械应力等外部因素对测
量结果的影响。
04 霍尔式传感器的应用实例
在汽车工业中的应用
总结词
霍尔式传感器在汽车工业中发挥着重要作用，主要用于检测车速、发动机转速、气瓶压力等参数。
在自动化生产线中的应用
总结词
霍尔式传感器在自动化生产线中的应用 主要包括物料传送、定位控制和机械臂 控制等方面。
VS
详细描述
在物料传送中，霍尔式传感器可以检测传 送带上物品的位置和速度，确保物品准确 无误地传送到指定位置。在定位控制中， 它可以用于控制机械臂的移动位置和速度 ，提高生产效率。在机械臂控制中，霍尔 式传感器可以检测机械臂的位置和姿态， 实现精确控制。
《霍尔式传感器》课件
对于长期不使用的传感器，应定 期通电检查，以确保其性能正常 。
对于有可调元件的传感器，应定 期检查可调元件是否松动或损坏 。
05
霍尔式传感器的发展趋势与 未来展望
新型霍尔式传感器的研发与进展
1 2 3
新型霍尔式传感器研发
随着科技的不断进步，新型霍尔式传感器正在被 不断研发出来，以满足各种不同的应用需求。
在汽车工业中的应用
1 2
3
发动机控制
霍尔式传感器可用于检测曲轴位置和气缸识别，以实现精确 的点火和喷油控制，从而提高发动机效率和性能。
自动变速器
通过检测车速和发动机转速，霍尔式传感器帮助控制自动变 速器的换挡逻辑，确保平稳换挡和最佳燃油经济性。
防抱死刹车系统
霍尔式传感器监测车轮转速，控制刹车油压，防止车轮抱死 ，提高制动效果和车辆稳定性。
02
霍尔式传感器在物联网领域的应用主要包括智能家居、智能农业 、智能工业等领域，能够实现智能化控制和远程监控等功能。
03
随着物联网技术的不断发展，霍尔式传感器的应用前景将 更加广阔。
霍尔式传感器的发展趋势与未来展望
未来，霍尔式传感器将继续朝着高灵敏 度、高可靠性、微型化、集成化等方向 发展。
随着人工智能、物联网等技术的不断发展， 霍尔式传感器的应用领域将进一步拓展，其 在智能制造、智能医疗等领域的应用也将得 到更广泛的发展。
用于测量地球磁场、磁性材料、电流产生的磁 场等，如指南针、磁性编码器等。
位置检测
用于检测物体的位置变化，如门窗开关状态、 气瓶压力等。
霍尔式传感器的优缺点
优点
结构简单、体积小、重量轻、线性度 好、稳定性高、温度稳定性好等。
缺点
对外界磁场干扰敏感，易受干扰影响 测量精度，需要定期校准等。
《霍尔传感器测速》课件
由霍尔元件、磁场源和信号处理电路组成。
测速原理
根据霍尔电压的变化，可以推导出物体的速度。
应用领域
汽车工业
用于测量车辆的转速和速度。
工业应用
应用于生产线监控和设备运行 的测速。
风能领域
用于测量风力涡轮机的旋转速 度。
优点和局限性寿命长，测量准确度高。
受到外界磁场和杂散信号的影响。
《霍尔传感器测速》PPT 课件
在本节中，我们将介绍霍尔传感器测速的原理、应用领域、优点和局限性， 以及基本的计算公式。
什么是霍尔传感器测速
霍尔传感器测速是一种使用霍尔效应进行测量的技术，可以准确地测量物体 的速度。
霍尔传感器的工作原理
霍尔效应
当电流通过通过载流子时，会在磁场中产生霍尔电压。
霍尔传感器结构
基本的计算公式
根据霍尔电压和磁场的关系，可以使用以下公式计算速度：
V
=
UH / (k × B) UH: 霍尔电压 k: 定义常数 B: 磁场强度
实验步骤和操作
1
步骤一
准备霍尔传感器和磁场源。
2
步骤二
连接电路和测量设备。
3
步骤三
将磁场源靠近霍尔传感器，记录霍尔电压。
结论和建议
霍尔传感器测速是一种准确、可靠的测量技术，在各个领域有着广泛的应用。建议在实际应用中注意外 界磁场和杂散信号的影响。
测速原理
根据霍尔电压的变化，可以推导出物体的速度。
应用领域
汽车工业
用于测量车辆的转速和速度。
工业应用
应用于生产线监控和设备运行 的测速。
风能领域
用于测量风力涡轮机的旋转速 度。
优点和局限性寿命长，测量准确度高。
受到外界磁场和杂散信号的影响。
《霍尔传感器测速》PPT 课件
在本节中，我们将介绍霍尔传感器测速的原理、应用领域、优点和局限性， 以及基本的计算公式。
什么是霍尔传感器测速
霍尔传感器测速是一种使用霍尔效应进行测量的技术，可以准确地测量物体 的速度。
霍尔传感器的工作原理
霍尔效应
当电流通过通过载流子时，会在磁场中产生霍尔电压。
霍尔传感器结构
基本的计算公式
根据霍尔电压和磁场的关系，可以使用以下公式计算速度：
V
=
UH / (k × B) UH: 霍尔电压 k: 定义常数 B: 磁场强度
实验步骤和操作
1
步骤一
准备霍尔传感器和磁场源。
2
步骤二
连接电路和测量设备。
3
步骤三
将磁场源靠近霍尔传感器，记录霍尔电压。
结论和建议
霍尔传感器测速是一种准确、可靠的测量技术，在各个领域有着广泛的应用。建议在实际应用中注意外 界磁场和杂散信号的影响。
《霍尔传感器原理》课件
检测碰撞程度，决定是否触发安全气囊。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
《霍尔传感器》课件
优点
• 非接触式测量 • 高精度和稳定性 • 快速响应
缺点
• 受外部磁场影响 • 价格相对较高 • 对温度变化敏感
霍尔传感器与其他传感器的比较
光电传感器
可感知光强，但受环境光影响。
电阻式传感器Biblioteka 测量电阻值，受温度和湿度影响。
温度传感器
用于测量温度变化，但无法测量磁场。
霍尔传感器在智能家居中的应 用
霍尔传感器可用于智能门窗、智能家电等设备的开关和状态监测，提高家居 安全和便利性。
霍尔传感器在汽车行业中的应用
霍尔传感器广泛应用于转向传感、刹车传感和座椅安全传感等汽车系统中，提升驾驶体验和安全 性。
具有灵敏度高、响应速 度快等特点。
效应霍尔元件
可测量磁场的强度和方 向。
开关型霍尔元件
用于检测接近或远离磁 场的开关状态。
霍尔元件的特点
1 非接触式测量
不受物体表面状态和材料的影响。
3 快速响应
适用于高速测量和控制应用。
2 高精度和稳定性
能够实时准确测量磁场强度。
4 广泛的工作温度范围
可在极端环境下工作。
《霍尔传感器》PPT课件
本课件将为您介绍霍尔传感器的原理、种类及其在各个领域的广泛应用。通 过清晰的图示和丰富的案例，带您深入了解霍尔传感器的优点、发展历程以 及未来的挑战。
概述
霍尔传感器利用霍尔效应测量磁场，有广泛的应用领域。本节将介绍霍尔传 感器的定义、原理以及与其他传感器的比较。
霍尔元件
线性霍尔元件
基于霍尔元件的测量电路
电压输出型
输出电压随磁场强度变化。
电流输出型
输出电流随磁场强度变化。
开关输出型
检测物体是否接近或远离磁 场。
第八章霍尔传感器-PPT课件
路状态下工作时，可在输入回路中串人适当电 阻来补偿温度误差，其分析过程与结果同式
pptcn
温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
pptcn
由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得
(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
pptcn
2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
pptcn
2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
pptcn
第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量、 其余两个量都作为变量。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：
pptcn
温度误差及其补偿
温度误差产生原因： 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数， 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。
恒流源及输入并联电阻温度补偿电路
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由补偿电路图知，在温度t0和t时
当温度影响完全补偿时，UH0=UHt，则 将式(9-8)~式(9-11)代入式(9-12)，可得
(9-8) (9-9) (9-10) (9-11)
(9-12)
(9-13,14)
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2．选取合适的负载电阻RL 霍尔元件的输出电阻R。和霍尔电势都是温度的函数
移动距离与输出关系
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2．霍尔开关集成器件 常用的霍尔开关集成器件有UGN3000系列，
其外形与UGN3501T相同。
+
霍尔开关集成器件 (a) 内部结构框图；（b）工作特性；（c）工作电路；（d）锁定型器件工作特性
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第三节 霍尔传感器应用
霍尔电势是关于I、B、θ 三个变量的函数，即 E=kIBcosθ ，人们利用这个关系可以使其中两个变量 不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量、 其余两个量都作为变量。三个变量的多种组合使得霍 尔传感器具有非常广阔的应用领域。霍尔传感器由于 结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等 特点，因而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、 电功率等参数的检测都可以选用霍尔器件。它特别适 合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场 参数的测量。此外，也可用于位移、加速度、转速等 参数的测量以及自动控制。归纳起来，霍尔传感器主 要有下列三个方面的用途：
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-
实验步骤
（3）按电路图接线，霍尔片上的A、B、C、D与霍尔式上的一一对应；打 开直流恒压源，将音频振荡器的输出幅度调到5VP-P左右，差放增益 置合适位置。利用示波器和万用表调整好W1、W2、移相器及振动盘与 霍尔片之间的位置，再转动测微头，使其在某个位置时万用表显示为 0，也可以调节音频幅度。万用表置20V档。
-
-
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-
实验目的
基本测试电路
基本测试电路
• 在一定的工作电流I下，霍 尔电压U与外磁场磁感应强 度B成正比。这就是霍尔效 应检测磁场的原理。
B UH K H IS
• 在一定的外磁场中，霍尔
电压U与通过霍尔片的电流
强度I（工作电流）成正比
。这就霍尔效应检测电流
的原理。
-
IS
UH BK H
②霍尔元件右移, Δx>0， 合成磁感应强度B向 左,B≠0， UH>0
③霍尔元件左移，Δx<0，合成磁感应强度B 向右,B≠0，UH<0。
-
讨论
霍尔效应建立的时间极短（10-12～10-14S），I 即可以是直流，也可 以是交流。但交流情况下输出的信号也是一定频率、振幅的交流信号。
那么我们这里对交流激励霍尔传感器静态位移特性研究的 意义在哪呢？
验证方法：按上图连接电路，但霍尔片不置于磁场中，霍尔电压 经差动放大器接入示波器，调节W1、W2观察波形是否变化。
-
实验步骤
（1）将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置， （不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）装上并调节测微头 与振动盘吸合，使霍尔片刚好处于磁场的中间位置；
（2）差动放大器调零：V+接至直流恒压源的+15V,V-接至-15V,调零 模块的GND与差动放大器模块的GND相连，VREF与VREF相连，V+与V+ 相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端VP（＋）、反相端VN （－）与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流 恒压源；调节调零旋钮使万用表显示为零。
• 1）验证交流激励下，霍尔片在磁场中的移动仍符合静 态位移特性——△U与△X为线性关系。
• 2）交流激励下，输出的霍尔电压也是交流的，可以有 不同于直流情况下的一些特性。当我们改变交流信号就 可以研究霍尔传感器的动态特性。
-
工作展望
测量电路部分： 将实验册提供的 移相器与相敏检 波器的实验做一 下，具体了解一 下他们的原理与 作用。
-
分析与讨论
根据测得的数据在matlab软件中画出U-X曲线如图，其中直线为数据拟 合曲线。灵敏度S是指传感器的输出量增量ΔU 与引起输出量增量ΔU的 输入量增量ΔX的比值, 即
△S=△U/△X=-0.-0021（v/mm）
霍尔式位移特性解释
U H kx
①霍尔元件处于中间位置 位移Δx=0时，由于B=0， 所以UH=0
◆困难：由于对电路图中的相敏检波器等作用无法完全理解所以在调
节W1、W2、移相器时无法判断是否调节好。但调节过程中观察到的现 象是：1）一路信号是正弦波信号，二路信号也具有明显周期。2）调 节W1可以明显看到二路信号幅度的改变及电压表读数的变化。3）调 节W2与移相器两波形变化都不明显。 反思：没有及时解决问题，后来发现网上没有想过的资料，才发现自己 没有及时向老师请教。
尔电压。
理论分析
磁场中运动载流子受洛伦兹力作用
电荷聚集形成电场
UH
mV
B
电场力与洛伦兹力
v
达到平衡，形成稳 定电压UH
qvB qUH
fB
d
b
- fE
IS
b
-
mA
又考虑到(n为载流子浓度)
IS vdbnq
qvB qUH b
UH
1 nq
ISB d
即： UHKHISB
KH=1/(nqd)称为霍尔元件的灵敏度. IS为流过霍尔元件的电流，即其工作电流.
霍尔片特性部分： 1）改变交流信号的频率 振幅，再在磁场中移动霍 尔片，测出多条位移曲线 ； 2）保持霍尔片在磁场中 位置不变，有规律的改变 频率或振幅，测出相应数 据
答辩课题：交流激励时霍 尔传感器的位移特性
答辩人： 物教1101
-
概述
• 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物 理学霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应。
• 随着半导体技术的发展，用半导体材料制成霍尔元件，由
于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
• 霍尔传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁场、位 移、压力、压差、转速等）转换成电动势输出的传感器。
• 霍尔式传感器结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动 态范围大、非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化 和集成化。在测量技术、自动化技术和信息处理得到了广 泛的应用。
-
现象 —— 霍尔效应
在长方形导体薄板上通以电流，沿电流的垂直方向施
加磁场，就会在与电流和磁场两者垂直的方向上产生电
势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍
实验目的
• 如果保持霍尔元件的电流I 不变而使其在一均匀梯度 的磁场中移动时，则输出 的霍尔电势差变化量为
UH
KIdBZ dZ
dB
• 上式中Z为位移量，dZ 为 常数时，UH 与 Z成正比。
如果工作电流是振幅与频率一定的交变电流，UH 与 Z 会有什 么关系呢？
-
实验原理
上图是实验册提供的测量电路图，我工作的第一步是搞清楚电路图中各 部分的作用。
-
霍尔传感器副效应——不等位电势U0
1
I
r3ห้องสมุดไป่ตู้
r4
2
4
r1 3 r2
不等位电势示意图
2
-
1
r3
r4
4 U0
I
r1
r2
3
霍尔元件的等效电路
实验原理
1
r3
2
r1
r4
4 U0
I
r2
3
霍尔元件的等效电路
根据前面对霍尔效应的副效应——不等位电势的介绍，这里电 桥平衡网络的作用是：消除不等位电势的影响，即使U 0 =0。
-
实验步骤
（4）旋动测微头，每隔0.1mm记下表头读数 要点 • 测位移使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位
移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差 可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒4 周，记录电压表读数作为位移起点。以后，反方向（逆 时针方向）调节测微头的微分筒（0.01mm/每小格），每 隔X=0.1mm（总位移可取4mm）从电压表上读出输出电压V 值，将读数填入表中（这样可以消除测微头的机械回差 ）。 • 实验电路图中的相关元件有需要接DH-VC215V、接地的不 要忘记。
实验步骤
（3）按电路图接线，霍尔片上的A、B、C、D与霍尔式上的一一对应；打 开直流恒压源，将音频振荡器的输出幅度调到5VP-P左右，差放增益 置合适位置。利用示波器和万用表调整好W1、W2、移相器及振动盘与 霍尔片之间的位置，再转动测微头，使其在某个位置时万用表显示为 0，也可以调节音频幅度。万用表置20V档。
-
-
1 2 3 4
-
实验目的
基本测试电路
基本测试电路
• 在一定的工作电流I下，霍 尔电压U与外磁场磁感应强 度B成正比。这就是霍尔效 应检测磁场的原理。
B UH K H IS
• 在一定的外磁场中，霍尔
电压U与通过霍尔片的电流
强度I（工作电流）成正比
。这就霍尔效应检测电流
的原理。
-
IS
UH BK H
②霍尔元件右移, Δx>0， 合成磁感应强度B向 左,B≠0， UH>0
③霍尔元件左移，Δx<0，合成磁感应强度B 向右,B≠0，UH<0。
-
讨论
霍尔效应建立的时间极短（10-12～10-14S），I 即可以是直流，也可 以是交流。但交流情况下输出的信号也是一定频率、振幅的交流信号。
那么我们这里对交流激励霍尔传感器静态位移特性研究的 意义在哪呢？
验证方法：按上图连接电路，但霍尔片不置于磁场中，霍尔电压 经差动放大器接入示波器，调节W1、W2观察波形是否变化。
-
实验步骤
（1）将霍尔磁场固定在振动盘上，调节振动盘与霍尔片之间的位置， （不可有任何接触，以免将霍尔传感器损坏。）装上并调节测微头 与振动盘吸合，使霍尔片刚好处于磁场的中间位置；
（2）差动放大器调零：V+接至直流恒压源的+15V,V-接至-15V,调零 模块的GND与差动放大器模块的GND相连，VREF与VREF相连，V+与V+ 相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端VP（＋）、反相端VN （－）与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压；开启直流 恒压源；调节调零旋钮使万用表显示为零。
• 1）验证交流激励下，霍尔片在磁场中的移动仍符合静 态位移特性——△U与△X为线性关系。
• 2）交流激励下，输出的霍尔电压也是交流的，可以有 不同于直流情况下的一些特性。当我们改变交流信号就 可以研究霍尔传感器的动态特性。
-
工作展望
测量电路部分： 将实验册提供的 移相器与相敏检 波器的实验做一 下，具体了解一 下他们的原理与 作用。
-
分析与讨论
根据测得的数据在matlab软件中画出U-X曲线如图，其中直线为数据拟 合曲线。灵敏度S是指传感器的输出量增量ΔU 与引起输出量增量ΔU的 输入量增量ΔX的比值, 即
△S=△U/△X=-0.-0021（v/mm）
霍尔式位移特性解释
U H kx
①霍尔元件处于中间位置 位移Δx=0时，由于B=0， 所以UH=0
◆困难：由于对电路图中的相敏检波器等作用无法完全理解所以在调
节W1、W2、移相器时无法判断是否调节好。但调节过程中观察到的现 象是：1）一路信号是正弦波信号，二路信号也具有明显周期。2）调 节W1可以明显看到二路信号幅度的改变及电压表读数的变化。3）调 节W2与移相器两波形变化都不明显。 反思：没有及时解决问题，后来发现网上没有想过的资料，才发现自己 没有及时向老师请教。
尔电压。
理论分析
磁场中运动载流子受洛伦兹力作用
电荷聚集形成电场
UH
mV
B
电场力与洛伦兹力
v
达到平衡，形成稳 定电压UH
qvB qUH
fB
d
b
- fE
IS
b
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mA
又考虑到(n为载流子浓度)
IS vdbnq
qvB qUH b
UH
1 nq
ISB d
即： UHKHISB
KH=1/(nqd)称为霍尔元件的灵敏度. IS为流过霍尔元件的电流，即其工作电流.
霍尔片特性部分： 1）改变交流信号的频率 振幅，再在磁场中移动霍 尔片，测出多条位移曲线 ； 2）保持霍尔片在磁场中 位置不变，有规律的改变 频率或振幅，测出相应数 据
答辩课题：交流激励时霍 尔传感器的位移特性
答辩人： 物教1101
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概述
• 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。1879年美国物 理学霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应。
• 随着半导体技术的发展，用半导体材料制成霍尔元件，由
于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
• 霍尔传感器是基于霍尔效应将被测量（如电流、磁场、位 移、压力、压差、转速等）转换成电动势输出的传感器。
• 霍尔式传感器结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动 态范围大、非接触、使用寿命长、可靠性高、易于微型化 和集成化。在测量技术、自动化技术和信息处理得到了广 泛的应用。
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现象 —— 霍尔效应
在长方形导体薄板上通以电流，沿电流的垂直方向施
加磁场，就会在与电流和磁场两者垂直的方向上产生电
势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍
实验目的
• 如果保持霍尔元件的电流I 不变而使其在一均匀梯度 的磁场中移动时，则输出 的霍尔电势差变化量为
UH
KIdBZ dZ
dB
• 上式中Z为位移量，dZ 为 常数时，UH 与 Z成正比。
如果工作电流是振幅与频率一定的交变电流，UH 与 Z 会有什 么关系呢？
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实验原理
上图是实验册提供的测量电路图，我工作的第一步是搞清楚电路图中各 部分的作用。
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霍尔传感器副效应——不等位电势U0
1
I
r3ห้องสมุดไป่ตู้
r4
2
4
r1 3 r2
不等位电势示意图
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r3
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4 U0
I
r1
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霍尔元件的等效电路
实验原理
1
r3
2
r1
r4
4 U0
I
r2
3
霍尔元件的等效电路
根据前面对霍尔效应的副效应——不等位电势的介绍，这里电 桥平衡网络的作用是：消除不等位电势的影响，即使U 0 =0。
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实验步骤
（4）旋动测微头，每隔0.1mm记下表头读数 要点 • 测位移使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位
移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差 可用单行程位移方法实验：顺时针调节测微头的微分筒4 周，记录电压表读数作为位移起点。以后，反方向（逆 时针方向）调节测微头的微分筒（0.01mm/每小格），每 隔X=0.1mm（总位移可取4mm）从电压表上读出输出电压V 值，将读数填入表中（这样可以消除测微头的机械回差 ）。 • 实验电路图中的相关元件有需要接DH-VC215V、接地的不 要忘记。