霍尔传感器测位移课程设计标题.doc

传感器课程设计说明书 线性霍尔元件 学院名称： 专业班级： 学生姓名： 教师姓名： 教师职称： 2015 年 1 月  线性霍尔元件霍尔元件霍尔元件电势 目录 第一章 引言 2 第二章 霍尔传感器工作原理 2 2.1霍尔效应 2 2.2霍尔元件的主要特性 4 2.3霍尔传感器的应用 4 第三章 测量系统组成 7 3.1霍尔元件的误差及补偿 7 3.1.1霍尔元件的零位误差与补偿 7 3.1.2霍尔元件的温度误差及补偿 7 3.2 直流激励的霍尔传感器电路 8 3.3交流激励的霍尔传感器电路 8 3.3.1传感器补偿放大电路 8 3.3.2移相电路 9 3.3.2相敏检波电路 10 3.3.4低通滤波电路 10 第四章 电路测试与结果 11 4.1进行各部分电路线路元件的连接组装 11 4.2移相电路的测试 12 4.3相敏检波电路的测试 13 4.4低通滤波电路测试 15 第五章 传感器测试与数据处理 16 5.1传感器的回程差 16 5.2传感器的灵敏度 17 5.3传感器的线性度 18 第五章 心得体会 19 致谢 20 参考文献 21 附录 22 6.1直流激励数据 22 6.2交流激励数据 23  第一章 引言 位移是与物体的位置在运动过程中的移动有关的量，目前测量位移的方法相当多，小位移通常使用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔等位移传感器器来测量，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等位移传感器来测量。位移式传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。 线性霍尔元件 霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇，并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作原理。被测物体分别与恒定电流I和恒定磁场B垂直。当被测物体相对于原来位置有微小位移变化时，会产生变化的磁通量，会在导体垂直于磁场和电流的两个端面之间产生电势差，即UH（霍尔电压）。 本课程设计将做出一个既能测量物体位移大小又能辨别位移方向的线性霍尔元件霍尔工作原理 效应 Hall effect运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起偏转就是霍尔效应的实质。 图2-1 霍尔效应示意图l、宽为ｂ、厚度为ｄ。如果在M、N两端按图所示加一恒定电流I（沿X轴方向通过霍耳元件）。并假定电流I是沿X轴负方向以速度运动的电子构成，电子的电量为-e，自由电子的浓度为n. 则根据电流强度的定义，电流I可表示为：I=-envbd (1) 若在Z轴方向加上恒定磁场B，沿负X轴方向运动的电子就受到洛伦兹力 fB=evB (2) fB的方向指向负Y轴，于是，霍尔元件内部的电子聚积在下方平面。 随着电子向下偏移，上方平面剩余正电荷，形成Y轴负向的霍尔电压，上下两个平面间具有电势差VH。静电作用力fH与洛仑兹力fB大小相等时,有。 再利用式（1）得到 式中ＲH=1/en,称为半导体材料的霍尔系数，KH =1/end叫做它的灵敏度。当工作电流和磁感应强度一定时 KH的数值越大，霍尔电压越高。 如果已知霍尔片的灵敏度KH ，只需测出工作电流I和霍尔电压就可求得B。I的单位一般取为mV，工作电流的单位取为mA，磁感应强度单位为T（特斯拉）， KH的单位即为mV/(mA·T)。 2.2霍尔元件的主要特性 1）霍尔元件的主要特性参数 灵敏度KH：表示元件在单位的磁感应强度和单位控制电流所得到的开路霍尔电动势 霍尔输入电阻：霍尔控制及间的电阻值 霍尔最大允许激励电流：以霍尔元件允许的最大温度为限所对应的激励电流 不等位电势：当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。 寄生直流电势 （霍尔元件零位误差的一部分）： 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不同产生温差电势 霍尔电势温度系数：在一定磁感应强度和控制电流下，温度每变化1度时，霍尔电势变化的百分率。 2.3霍尔传感器的应用 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，这个磁场是被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非