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直流激励时霍尔传感器位移特性实验.doc
运行环境:Win9X/Win2000/WinXP/Win2003/
教育语言:简体中文
教育类型:国产软件 - 其他教育资源
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更新时间:2019-12-27 20:03:37
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直流激励时霍尔传感器位移特性实验.doc介绍

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,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9-2
X(mm)	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0		V(mv)	729	523	347	177	85	-80	-235	-354	-465	-575		V-X曲线如下:
根据上图和实验数据,在区间,霍尔传感器的灵敏度为:;在区间,霍尔传感器的灵敏度为:。
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。
在这里,直接利用最小二乘法的结论:,其中
计算、(利用表2数据)
0.2+0.4+0.6+0.8+1.0+1.2+1.4+1.6+1.8+2.0=11
0.2*729+0.4*523+0.6*347+0.8*177+1.0*85+1.2*(-80.)+1.4*(-235)+1.6*(-354)+1.8*(-465)+2.0*(-575)=-2188.6
729+523+347+177+85-80-235-354-465-575=152
15.4
可得,
-713.88
即得V-X拟合曲线,
误差分析:
把X的值分别代入式,可得:
71.306;8.082;-25.142;-52.366;-1.59 ;-23.814 ;-36.038;-12.262;19.514;52.29。
可得,线性度为
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电势补偿电路。
(2)温度误差。因为半导体对温度很敏感,因而其霍尔系数、电阻率、霍尔电势的输入、输出电阻等均随温度有明显的变化,导致了霍尔元件产生温度误差。补偿方法是采用恒流源供电和输入回路并联电阻。


直流激励时霍尔传感器位移特性实验.doc

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