霍尔传感器综合实验
霍尔式传感器实验
霍尔式传感器实验实验目的1．了解霍尔式传感器的结构、工作原理。
2．了解霍尔式传感器在直流激励下的特性。
3．了解霍尔式传感器在交流激励下的特性。
4．通过实验了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
实验原理霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中的霍尔元件组成，当霍尔元件通以恒定电流时，霍尔元件就有电势输出，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。
实验仪器CSY10B型传感器系统实验仪（直流稳压电源（±2V档）、电桥、霍尔式传感器、差动放大器、数字电压/频率表、螺旋测微仪、音频振荡器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、振动圆盘）、砝码（20克/个）、示波器等。
实验内容与步骤一、霍尔式传感器的直流激励特性图（1）１．按图（1）接线，装上螺旋测微仪，调节振动圆盘上、下位移，使霍尔元件位于梯度磁场中间位置，差动放大器增益适度。
2．开启仪器电源，调节电桥“W D”电位器，使系统输出为零，上、下移动振动圆盘，使系统输出电压正负对称。
３．以系统输出为零作为起点，上、下移动测微头各3.5mm，每变化0.5mm读取相应的电压值。
并记入下表，作出V－X曲线，求出灵敏度及线性度。
１．直流激励电压须严格限定在2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。
二、霍尔式传感器的交流激励特性图（２）１．按图（2）接线组成测试系统，差动放大器增益适度，装上螺旋测微仪，调整霍尔元件至梯度磁场中间位置，音频振荡器从180°输出端输出，频率为1KHZ，幅度严格限定在Vρ-ρ值5V以下，以免损坏霍尔元件。
２．用示波器观察相敏检波器输出端③波形，调节“移相”旋钮，当振动圆盘在最上、最下位置时，使输出达最大值并正负对称，然后使霍尔元件位于磁场中间位置并调整电桥W D、W A电位器使系统输出为零。
３．旋动螺旋测微仪使霍尔元件上下位置移动，读出相应X——V值。
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？。
霍尔传感器实验报告
霍尔传感器实验报告霍尔传感器原理及其应用摘要20 世纪末,集成霍尔传感器技术得到了迅猛发展,各种性能的集成霍尔传感器不断涌现,它们已在汽车、纺织、化工、通讯、电机、电信、计算机等各个领域得到广泛的应用,特别是由集成开关型霍尔传感器制成的无刷直流电机(霍尔电机) 已经进入千家万户. 广泛应用于录音机、摄录像设备、VCD、DVD、及新型助力自行车等家用电器中. 笔者将集成开关型霍尔传感器及其计时装置应用于力学实验中,同时还可对该传感器的特性参数进行测量. 由于保留了传统的实验方法,所以使实验的内容更具综合性,它一方面能让学生从多角度地了解和掌握一些经典的测量手段和操作技能.另一方面由于加入了用集成开关型霍尔传感器来测量时间或周期的新方法,使学生对这种传感器的特性及在自动测量和自动控制中的作用有进一步的认识,从而真正领略这一最新传感技术的风采. 传统实验与现代化技术相结合对推进素质教育,培养想象能力和创新能力是十分有用的. 而这类实验已在我校的中学物理实验研究课程中开设,教师和学生都很有兴趣,教学效果很好。
霍尔的实验原理当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，如图1所示，这种现象就称为霍尔效应。
图1两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为U=其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。
由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
霍尔接近开关是用“霍尔效应”的磁感应现象来实现电子开关的开关,工作电压范围5-24V。
霍尔传感器对磁场感应特别灵敏，所以与他配合工作的是一块小磁铁。
当磁铁与它接近时。
若B在一定值以上时，霍尔传感器输出高电平，若B小于一定值时，霍尔传感器会输出低电平。
利用霍尔开关的特性，我们可以很容易实现对电路的自动控制。
霍尔接近开关既有霍尔开关元件所具有的无触点，无开关瞬态抖动，高可靠，抗干扰能力强及抗腐蚀和长寿命等特点，又有很强的负载能力和广泛的功能，所以在工业中得到相当广泛的使用，特别是在恶劣环境下，它比目前使用的电感式，电容式，光电式等接近开关具有更强的抗干扰能力。
霍尔传感器实验
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、 基本原理： 1. 根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，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. 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。
3. 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。
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、测微头、数显单元，相敏检波、移相、滤波模板、双线示波器，霍尔转速传感器、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。
四、实验步骤：(一) 直流激励时霍尔式传感器位移特性实验1、将霍尔传感器按图4-1安装。
霍尔传感器与实验模板的连接按图4-2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4-1 霍尔传感器安装示意图图4-2 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0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表4-1。
表4-14.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。
(二) 交流激励时霍尔式传感器的位移实验1、传感器安装同实验十六，实验模板上连线见图4-3。
2、调节音频振动器频率和幅度旋钮，从Lv 输出，用示波器测量使电压输出频率为1KHz ，电压峰－峰值为接上交流电源，激励电压从音频输出端L V 输出频率1KH Z ，幅值为4V 峰－峰值（注意电压过大会烧坏霍尔元件）。
3、调节测微头使霍尔传感器处于磁钢中点，先用示波器观察使霍尔元件不等位电势为最小，然后从数显表上观察，调节电位器R W1、R W2使显示为零。
霍尔传感器电容传感器实验数据+图形
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1.有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
3.差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
4.使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
5.上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每0.5mm读一数，记下电压表指V-X曲线, 指出线性范围。
7.将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
四、思考题1.为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2.在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
实验步骤1.按图7－1差动放大器“+”、“－”输入端对地短接，旋动放大器调零电位器，使低通滤波器输出为零。
霍尔传感器试验报告
霍尔式传感器的特性—直流激励（综合性）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：霍尔传感器属于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁电转换原理，磁敏传感器是把磁学物理量转换成电信号。
随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用和发展，广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、生物医学等方面的电磁、压力、加速度、振动测量。
特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长。
随着半导体技术的发展，人们发现半导体材料的霍尔效应非常明显，并且体积小有利于集成化。
霍尔传感器是基于霍尔效应把一个导体（半导体薄片）两端通以电流I，在垂直方向施加磁感强度B的磁场，在薄片的另外两侧会产一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动势U或通电的导体（半导体）放在磁场中，电流I与磁场B方向垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势。
在磁场作用下导体中的自由电子做定向运动。
每个电子受洛仑兹力作用被推向导体的另一侧：霍尔电场作用于电子的力：霍尔电场：当两作用力相等时电荷不再向两边积累达到动态平衡：霍尔电势：通过（半）导体薄片的电流I与下列因素有关：载流子浓度n ，电子运动速度v ，导体薄片横截面积 b*d ，e 为电子电荷量。
代入后：霍尔常数：霍尔灵敏度：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。
霍尔传感器 实验报告
霍尔传感器实验报告霍尔传感器实验报告引言：霍尔传感器是一种广泛应用于工业控制、汽车电子、医疗设备等领域的传感器。
它利用霍尔效应来测量磁场的强度和方向，具有高精度、高灵敏度和无接触的特点。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，深入了解霍尔传感器的原理和应用。
实验目的：1. 理解霍尔效应的基本原理；2. 掌握霍尔传感器的使用方法；3. 分析霍尔传感器在不同应用场景下的特点和优势。
实验器材和方法：1. 实验器材：- 霍尔传感器模块- 磁铁- 电源- 示波器- 电阻箱- 连接线等2. 实验方法：- 将霍尔传感器模块连接至电源和示波器，并调整合适的工作电压；- 在不同距离和角度下，用磁铁靠近霍尔传感器，记录示波器上的输出信号；- 调节电阻箱的阻值，观察霍尔传感器输出信号的变化；- 分析实验数据，总结霍尔传感器的特性和应用。
实验结果与讨论：1. 霍尔效应的观察：在实验中，我们发现当磁铁靠近霍尔传感器时，示波器上的输出信号会有明显的变化。
这是因为霍尔传感器感受到磁场的作用，产生霍尔电压，从而改变输出信号。
通过改变磁铁的距离和角度，我们可以观察到输出信号的不同变化趋势，验证了霍尔效应的存在。
2. 霍尔传感器的特性：- 灵敏度高：霍尔传感器对磁场的变化非常敏感，能够精确测量磁场的强度和方向；- 无接触式：与传统的接触式传感器相比，霍尔传感器无需物理接触被测物体，避免了磨损和干扰；- 快速响应：霍尔传感器的输出信号响应速度快，适用于需要实时监测和控制的场景；- 可靠性高：由于无机械部件，霍尔传感器具有较长的使用寿命和较高的可靠性。
3. 霍尔传感器的应用：- 工业控制：霍尔传感器可用于测量电机的转速和位置，实现精确的运动控制； - 汽车电子：霍尔传感器可用于测量车速、转向角度等，实现车辆的智能化和安全性控制；- 医疗设备：霍尔传感器可用于测量人体生理参数，如心率、血压等，辅助医疗诊断和监测。
结论：本实验通过对霍尔传感器的实际操作和数据分析，深入了解了霍尔传感器的原理和应用。
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6
【实验目的】
了解霍尔式压力传感器的原理、结构及应用。
【实验器材】
霍尔式传感器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、音频振荡器、 直流稳压电源、双线示波器、电压表、测微头、示波器、振动圆盘、砝码、
。 【实验原理】
一、霍尔效应 如图 1 所示的金属或半导体薄片，若在它的两端通以控制电流 I，并在薄片的垂直方向 上施加磁感应强度为 B 的磁场，那末．在垂直于电流和磁场的方向上(即霍尔输出端之间)将 产生电势差 UH，称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。
180°
1KHZ
WD R WA
180°
移相器 Φ1
Φ2
－ 差放 ＋
相敏检波
低通 电压表
图5
4
（2）调整电桥 WD、WA 使系统输出最小。用示波器观察相敏检波器输出端波形，调 节“移相”旋钮和电桥上、下移动振动台，使输出达最大值。
（3）调节测微头使霍尔元件回到磁路中间位置，调节测微头±3.5mm，每隔 0.5mm 读出相应电压值。
基于霍尔效应制成的位移传感器一般可用来测量 1—2mm 的小位移，其特点是惯性小、 响应速度快。利用这一原理还可以测量其他非电量，如压力、压差、液位、流量等。
【实验内容】
1. 霍尔式传感器的直流激励特性 （1）按图 4 接线，装上测微头，调节振动圆盘上、下位置，使霍尔元件位于梯度磁场
中间位置。差动放大器增益适度。开启电源，调节电桥 WD，使差放输出为零。上、下移动 振动台，使差放正负电压输出对称。
1
图 1 霍耳效应示意图
图 2 霍耳效应解释
霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。假设，在 N 型半导体 薄片的控制电流端通以电流 I，那末，半导体中的载流子(电子)将沿着和电流相反的方向运动。 若在垂直于半导体薄片平面的方向上加以磁场 B，则由于洛伦兹力 fB 的作用，电子向一边偏 转(见图 2)，并使该边形成电子积累；而另一边则积累正电荷，于是产生电场。该电场阻止运 动电子的继续偏转。当电场作用在运动电子上的力 fE 与洛仑兹力 fB 相等时，电子的积累便达 到动态平衡。这时，在薄片两横端面之间建立的电场称为霍尔电场 E，相应的电势差就称为 霍尔电压 UH，其大小可用下式表示：
3. 利用霍尔式传感器测振幅 （1）按图 4 直流激励接线，将系统调零。 （2）低频振荡器接“激振 I”，保持适当振幅，用示波器观察差动放大器输出波形。 （3）进一步提高低频振幅，用示波器观察差动放大器输出波形，当波形出现顶部削顶
时，说明霍尔元件已进入均匀磁场，霍尔电压已不再随位移量的增加而线性增加。 （4）再按图 5 交流激励接线，调节电桥与移相器，提压振动圆盘，使低通滤波器输出
实验三十 霍尔传感器及其应用
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。霍尔效应自 1879 年被发现至今 已有 100 多年的历史，但直到本世纪 50 年代，由于微电子学的发展，才被人们所重视和利用， 开发了多种霍尔元件。我国从 70 年代开始研究霍尔器件、经过 30 余年的研究和开发，目前 已经能生产各种性能的霍尔元件，例如普通型、高灵敏度型、低温度系数型和开关式的霍尔 元件。
电压正负对称。 （5）接通低频振荡器，保持适当振幅，用示波器观察差动放大器和低通滤波器的波形，
并加以描绘。解释在激励源为交流信号，位移变化信号也为交流时需采用相敏检波器的原 因。
4. 利用霍尔式传感器称重——电子称 （1）移开测微头，按图 4 接好系统，使输出为零。系统灵敏度尽量大（输出以不饱和
为标准）。 （2）以振动圆盘作为称重平台，逐步放上砝码，依次记下电压表读数。 （3）移走称重砝码，在平台上另放置一未知重量之物品，记下电压表读数。
由于霍尔传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特性，它已广 泛应用于非电量测量、自动控制、计算机装置和现代军事技术等各个领域。
【预习提要】
（1）什么是霍尔效应？霍尔电压与哪些因素有关？ （2）霍尔传感器用于测振幅和称重的原理是什么？ （3）设计待测量的数据记录表格。
【实验要求】
（1）了解霍尔式传感器的工作原理 （2）了解霍尔式传感器的直流激励特性和交流激励特性。 （3）了解霍尔式传感器在振动测量中的作用。 （4）学会多功能传感器中用霍尔式传感器称重的方法。 （5）练习用示波器观察波形和用作图法处理实验数据。
dU H dx
=
RH
I
dB dx
=
K
(30~4)
式中：K——位移传感器输出灵敏度 将(30—4)式积分后得到
U H = Kx
(30—5)
由上式可知，霍尔电压与位移量 x 成线性关系。霍尔电压的极性反映了元件位移的方向。 实验证明，磁场梯度越大，灵敏度也就越高，磁场梯度越均匀，则输出线性度就越好。
3
(30—5)式还说明了当霍尔元件位于磁钢中间位置上时，即 x＝0 时，霍尔电压 UH＝0。这 是由于在此位置元件受到方向相反、大小相等的磁通作用的结果。
【数据处理】
（1）作出直流激励特性实验的 V－X 曲线，求出灵敏度和线性度。 （2）作出交流激励特性实验的 V－X 曲线，求出灵敏度和线性度，并将其结果与直流 激励系统相比较。
（3）作出称重实验的 V－w 曲线，并从 V－W 曲线中求得未知重量之物品重量值。 【注意事项】
1. 直流激励电压须严格限定在 2V，绝对不能任意加大，以免损坏霍尔元件。 2. 交流激励信号应从音频电压 180°端口输出，幅度严格限定 VP-P5V 以下，以免损
5
坏霍尔片。 3. 霍尔式传感器在做称重时只能工作在梯度磁场中，所以砝码和被称重物都不应太
重。砝码应置于平台的中间部分，避免平台倾斜。
【思考题】
1. 解释在激励源为交流信号，位移变化信号也为交流时需采用相敏检波器的原因。 2. 如何通过计算传感器的灵敏度来得到未知重量物体的重量？ 3. 除霍尔式压力传感器外，你还知道哪些其它类型的压力传感器？ 参考资料 《传感器原理与应用》 作者:黄贤武 郑筱霞 出版日期:1999 年 5 月第 1 版 《现代新型传感器原理与应用》 作者:刘迎春叶湘滨 出版日期:1998 年 1 月第 1 版 《传感器原理》 （第二版） 作者:余瑞芬 出版日期:1995 年 8 月第 2 版
霍尔元件在非电量测量方面的应用、发展也很快。例如，利用霍尔元件做成的位移、压 力、 流量等传感器。下面以位移和压力传感器为例说明霍尔元件的应用。
图3
霍尔位移传感器的磁路结构示意图
（a） 传感器的磁路结构示意图 (b) 磁场变化
图 3(a)是霍尔位移传感器的磁路结构示意图。在极性相反、磁场强度相同的两磁钢的气 隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件的控制电流 I 垣定不变时，那么，霍尔电势 UH 与磁场强度 B 成正比。若磁场在一定范围内沿 x 方向的变化梯度 dI／dx 为一常数(见图 3(b))，则当霍尔 元件沿 x 方向移动时，霍尔电压的变化为
UH
=
RH IB d
(V)
(30~1)
式中；RH——霍尔常数(m3C-1)； I——控制电流(A) B——磁感应强度(T)； d——霍尔元件的厚度(m)。
令
K
=
R H
Hd
(30~2)
将(30—2)式代入(30—1)式，则得到
U H = K H IB
(30—3)
由上式可知，霍尔电压的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B。KH 称为霍尔元件的灵 敏度。它是表征在单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电压大小的一个重要参数。一 般要求它越大越好。霍尔元件的灵敏度与元件材料的性质和几何尺寸有关。由于半导体(尤其 是 N 型半导体)的霍尔常数 RH 要比金属的大得多，所以在实际应用中，一般都采用 N 型半导 体材料做霍尔元件.此外，元件的厚度 d 对灵敏度的影响也很大，元件的厚度越薄，灵敏度就 越高，所以霍尔元件的厚度一般都比较薄。
（2）上、下移动测微头各 3.5mm，每变化 0.5mm 读取相应的电压值。
WD R
2V
差放
电压表
－
＋
图4
2. 霍尔式传感器的交流激励特性 （1）按图 5 接线组成测试系统，差动放大器增益适度。装上测微头，调整霍尔元件至
梯度磁场中部。音频振荡器从 180°端口输出 1KHZ，幅度严格限定在 Vρ-ρ值 5V 以下，以 免损坏霍尔元件。
(30—3)式还说明，当控制电流的方向或磁场的方向改变时，输出电压的方向方向时，霍尔电压并不改变原来的方向。 当外磁场为零时，通以一 定的控制电流，霍尔元件便有输出，这是不等位电势，是霍尔元件的零位误差，可以采用补 偿线路进行补偿。
二、霍尔位移和压力传感器
由于霍尔元件对磁场敏感，结构简单、体积小、频响宽、动态范围大(输出电势的变化 大)、无活动部件、使用寿命长等优点，因此在测量技术、自动化技术等方面有着广泛的应用。 利用霍尔输出正比于控制电流和磁感应强度乘积的关系，可分别使其中一个量保持不变，另 一个量作为变量；或两者都作为变量。因此，霍尔元件大致可分为三种类型的应用。例如名 保持元件的控制电流恒定，而使元件所感受的磁场因元件与磁场的相对位置、角度的变化而 变化时，元件的输出正比于磁感应强度，这方面的应用有测量恒定和交变磁场的高斯计等。 当元件的控制电流和磁感应强度都作为变量时，元件的输出与两者乘积成正比，这方面的应 用有乘法器、功率计等。