直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验.doc

实验三 直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验
一、 实验目的
了解霍尔位移传感器原理与应用。

二、 基本原理
根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。

三、 需用器件与单元
霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电源±4V、电源±15V、测微头、数显单元。

四、 实验步骤
1、将霍尔传感器按图8-1 安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图8-2进行。①、③为电源±4V（或单元5V），②、④为输出，R1与④之间可暂时不接。

图8-1 霍尔传感器安装示意图
2、开启电源，接入±15V电源，将微测头旋至10mm处，左右移动微测头使霍尔片处在磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测量架顶部的固定螺钉，接入R1与④之间的连线，调节Rw2使数显表指示为零（数显表置2V档）。

图8-2 霍尔传感器与实验模板连线图

3、旋转微测头，每转动0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表8-1中，将测微头回到10mm处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表8-1中。

五、 实验结果分析与处理
1、 记录数显表数值如下：

表3-1：霍尔传感器位移量与输出电压的关系：
X（mm）
7.0
7.5
8.0
7
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
V（mV）
172
136
106
79
53
27
0
-28
-59
-92
-124
-151
-165
2、由数据绘出霍尔传感器位移量与输出电压特性曲线如下
图8-3 霍尔传感器位移量与输出电压特性曲线
3、（1）计算系统灵敏度：
在区间，
ΔV=（172-136）+（136-106）++（27-0）/6=172/6=28.67mV
ΔX=0.5mm
灵敏度S=ΔV/ΔX=57.34mV/mm
在区间，
ΔV=（28-0）+（59-28）+。。。+（165-151）/6=/6=27.5mV
ΔX=0.5mm
灵敏度S=ΔV/ΔX=55.0mV/mm

（2）计算非线性误差：
在区间，
Δm =（172+136+106+79+53+27+0）/7=81.86mV
yFS=172mV
非线性误差δf =Δm / yFS×100%=47.59%
在区间，
Δm =（0+28+59+92+124+151+165）/7=88.43mV
yFS=165mV
非线性误差δf =Δm / yFS×100%=53.59%

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：当X变化时，实际上变化的是梯度磁场B，所以霍尔元件位移的线性度实际上反映的是磁场梯度B在空间上的变化。

2