霍尔式传感器实验.doc

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。 开启仪器电源，调节电桥“WD”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。 位移(mm) 电压(v) 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。 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WD、WA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。列表并作出X——V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。 位移(mm) 电压(v) 注意事项： １．交流激励信号应从音频振荡器180°输出端输出，幅度严格限定VP-P5V以下，以免损坏霍尔元件。 三、霍尔式传感器的应用――振幅测量 １．按实验内容1一直流激励接线，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．进一步提高低频振荡器的振幅，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．再按实验内容2一交流激励接线，调节电桥中的ＷＤ与ＷＡ电位器及“移相器”旋钮，用手提压振动圆盘，使低通滤波器输出电压过零翻转且正负对称。 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。 四、霍尔式传感器的应用――电子秤 １．移开测微头，按实验1一直流激励组成测试系统，调节各部分使系统输出为零，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，依次记下表头读数，填入下表，并做出V－W曲线。 重量(g) 电压(V) ３．移走称重砝码，在平台上另放置一未知重量之物品，根据表头读数从V－W曲线中求得其重量。 注意事项： １．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。 ２．砝码应置于平台的中间部分，避免平台倾 附 图 209综合实验 1 附图2 霍尔式传感器的直流激励特性实验接线图 附图1 CSY10B型传感器实验仪工作台布局图 附图3 霍尔式传感器的交流激励特性实验接线图