直流激励时霍尔传感器位移特性实验

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一、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 UHK HIB，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。xUH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 91X（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 92X（mm）0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0V(mv) 729 523 347 177 85 -80 -235 -354 -465 -575V-X 曲线如下：V-X曲 线-800-600-400-2000200400600800XV V(mv)X(mm)V(mv) 729 523 347 177 85 -80 -235 -354 -465 -575X(mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10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：920.8017k 021X。5643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bXaVKiiKiiiiiiiixxya1221112)(KiiKiiii iiixxyyb122111)(计算 、 （利用表 2 数据）ab0.2+0.4+0.6+0.8+1.0+1.2+1.4+1.6+1.8+2.0=11KiiX10.2*729+0.4*523+0.6*347+0.8*177+1.0*85+1.2*（-80.）+1.4* （-235）01iiV+1.6*（ -354）+1.8*（-465）+2.0*（-575）=-2188.6729+523+347+177+85-80-235-354-465-575=15210i15.4102iiX 22222 0.8.164.10.86.04可得， a.15*4)(27.-713.88b)(1即得 V-X 拟合曲线， .80.73XV误差分析：把 X 的值分别代入式 ，可得：47*171.306； 8.082； -25.142； -52.366； -1.59 ；1V23V5V-23.814 ； -36.038； -12.262； 19.514； 52.29。67V8910可得，线性度为 %10maxFSL101 %5.)2.67(4.53012、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