直流激励时霍尔传感器位移特性实验.doc

1、谢谢你的观赏华南师范大学实验报告实验项目：直流激励时霍尔传感器位移特性实验、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Uh= KhIB，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Uh =kx，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

2、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使数直流激励时霍尔传感器位移实验接线图图9-13、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- 1X (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

3、、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是什么量的变化?答：本人认为应该是实际的输入、输出与拟合的理想的直线的偏离程度的变化,当X不同的时候，实际的输出值与根据拟合直线得到的数值的偏离值是不相同的。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。实验数据如下:表9-2X (mm)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0V(mv)72952334717785-80-235-354-465-575V-X曲线如下:谢谢您的观赏V-X曲线V(mv) X(mm根据上图

4、和实验数据，在X 020.8区间，霍尔传感器的灵敏度为：729-177=920 ；在X忘1.220区间，霍尔传感器的灵敏度为：0.8-0.2567。-235+5751.4-2.0以上曲线本着出于方便，利用 Excel软件直接生成的，下面将利用最小二乘 法拟合更加符合实验数据处理的 V-X曲线。V =a+bX，其中在这里，直接利用最小二乘法的结论：KXi 艺 Xi yii 二KG Xi)2i nK-Zi WKKygiM2XiKXQy- K 送 Xi yii=1K2G Xi) -K送Xii 7i=1计算a、b （利用表2数据）K乞 Xi =0.2+0.4+0.6+0.8+1.0+1.2+1.4+1

5、.6+1.8+2.0=11i i10Z XiVi =0.2*729+0.4*523+0.6*347+0.8*177+1.0*85+1.2* ( -80.) +1.4*(-235)i 土+1.6* (-354) +1.8* (-465) +2.0* (-575) =-2188.610Z Vi =729+523+347+177+85-80-235-354-465-575=152i 土10Z Xi2i 土= 0.22 +0.42 +0.62 +0.82 +1.02 +1.22 +1.42 +1.62 +1.82 +2.02 =15.4可得,a =仆卜2188.6)-152*15. 800.47112

6、 -10*15.4b =o俺-713.88即得V-X拟合曲线， 误差分析：把X的值分别代入式112 -11*15.4V = -713.88* X +800.47V = -713.88* X + 800.47，可得:也 Vi =71.306; A V2=8.082 ； AV3 = -25.142;也V -52.366 ； AV5 = -1.59 ； V6 =-23.814 ; V7 =-36.038; iV8 =-12.262; iV9 =19.514; AV10 =52.29。71.306可得，线性度为久 =Vmax "00%=7；100% = 咒 100% 止 5.55%VfsV1 V10657.694(627.29)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。答：（1）零位误差。零位误差由不等位电势所造成，产生不等位电势的主要原因 是：两个霍尔电极没有安装在同一等位面上；材料不均匀造成电阻分布不均匀； 控制电极接触不良， 造成电流分布不均匀。 补偿方法是加一不等位