直流激励下霍尔传感器的位移特性实验.docVIP

《传感器技术原理与应用》实验报告 学院： 信息工程学院 专业： 10电子信息工程 班级： 电子2班 成绩： 姓名： 朱慧娟 学号： 410109060325 同组成员： 刘法伯 实验地点： 实验楼301 实验日期： 2013.3.25 指导教师： 董建彬 实验一 直流激励下霍尔传感器的位移特性实验 一、实验目的 掌握霍尔传感器的特性与应用。 二、基本原理 根据霍尔效应，霍尔电势，其中为灵敏度系数，由霍尔材料的物理性质决定，当通过霍尔组件的电流I一定，霍尔组件在一个梯度磁场中运动时，就可以用来进行位移测量。 组别 电压（mv） 位移（mm） -5 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 第一组 0 18 37 57 77 96 114 130 145 159 169 177 184 189 192 196 200 202 204 206 206 -72 -71 -68 -66 -63 -59 -54 -45 -33 -19 0 20 39 60 80 100 118 134 148 160 168 174 179 184 190 195 203 205 205 206 206 -72 -71 -68 -66 -63 -59 -54 -45 -33 -20 第二组 -4 14 34 54 73 91 108 123 137 147 156 163 168 171 173 175 176 177 178 179 179 -75 -75 -69 -62 -57 -53 -50 -44 -21 -13 -3 8 27 48 67 85 104 126 142 151 162 169 171 173 174 175 176 178 179 179 179 -75 -77 -78 -76 -72 -69 -63 -54 -43 -29 第三组 -12 6 26 46 65 83 100 116 130 141 149 156 159 163 164 166 166 167 168 169 169 -66 -66 -65 -63 -60 -58 -50 -42 -31 -16 0 17 35 56 74 93 110 125 137 148 156 161 165 167 170 171 171 171 171 171 169 -66 -67 -65 -63 -61 -57 -51 -42 -31 -18 -2 实验结果记录 四、实验结果分析 根据实验数据，画的分析图如下图1 由实验原理UH=kx可知，输出电压与位移在一定范围内呈线性变化，从图1的实验数据折线图可看出，传感器的测量范围为0.5mm~4mm。 采用端点连线法，可计算出线性部分的拟合直线，计算方法如下： 位移为0.5mm时的电压平均值为：U1=（18+20+14+8+6+17）≈14 位移为4mm时的电压平均值为：U2=（145+148+137+142+130+137）≈140 拟合直线为：Y= (U2 -U1)/(4-3.5)*(X-0.5)+ U1=36*(X-0.5)+14。 由拟合直线可以看出，传感器的灵敏度。 把X的值分别代入式，可得： ；；；； ；；； 可得，线性度为 由重复性公式,通常取2或者3，计算时取2，，由，，，得S=14.8607所以=23.59% 回答问题 1.计算位移量分别为-0.7mm,+0.6mm时输出电压为多少？ 答:由公式 ，可得X=-0.7mm时输出电压为-29.37MV,X=+0.6mm时输出电压为17.43MV。 2、理论上，传感器输出为线性的，但实际是非线性的是什么原因造成的？ 答：根据霍尔电势，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线性的，但实际中不能保证磁场是均匀梯度的，所以，造成了传感器输出的非线性。 传感器位于中间时，输出不为0，需要RW调零，这个不为0的电压是什么，怎么产生的？ 答：这个不为0的电压是不等位电势。不等位电势的产生：由于在制作霍尔元件时，不可能保证将霍尔电极焊在同一等位面上，因此，当控制电流流过元件时，即使磁场强度等于0，在霍尔电极上仍有电势存在，即是不等位电势。 实验数据一 实验数据二 实验数据三