大作业实验五报告.pdf

大作业霍尔式传感器实验 5.1 实验目的： 5.1.1、掌握敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方法，叙述辅助部分的设计和 工作原理。了解交流激励时霍尔式传感器的特性。了解霍尔式传感器原理与应用 ，了解交 流激励时霍尔式传感器的特性。 2.1.1、了解和掌握转换后信号的处理原理和方法。 5.2 实验元件和设备： （一）2.2.1 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验材料：5 号霍尔式传感器实验模块、直流源±5V、测微头、0-2V 数显单元。 （二）2.2.1 交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验材料：5 号霍尔式传感器实验模块、直流源±15V、测微头、0-2V 数显单元、13 号 移相、相敏、低通滤波实验模块、双线示波器。 5.3 实验内容： 5.3.1、利用网络或图书馆等，首先掌握敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方 法、以及信价比等，整理成不少于 3000 字的说明书。 一、霍尔传感器的工作原理 1、霍尔效应 如下图 所示，在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B ，在薄片的 横向两侧会出现一个电压，如图1 中的VH ，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍 尔在1879 年发现的。VH 称为霍尔电压。 2 、霍尔传感器测量位移的工作原理 根据霍尔效应，霍尔电势 U =K IB，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件 H H 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 U =kx ，式中k—位移 H 传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。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。 二、霍尔器件 1、什么是霍尔传感器？ 霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器 ，它可以直接测量磁 场及微位移量，也可以间接测量液位、压力等工业过程参数，目前，霍尔传感器以从分立元 件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。 2、霍尔器件的特点： 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗 小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线 性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回 跳、位置重复精度高（可达μm 级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范 围宽，可达－55℃～150℃。 目前，国内外生产的霍尔元件种类很多，以下表格列出了国产霍尔元件的有关参数： 常用霍尔元件的参数 HZ-1 HZ-2 HZ-3 HZ-4 HT-1 HT-2 HS-1 参数名称 符号 单位 材料（N型） Ge （111） Ge （111） Ge （111） Ge （100） InSb InSb InAs 电阻率 ρ Ω.cm 0.8~1.2 0.8~1.2 0.8~1.2 0.4~0.5 0.003~0.01 0.003~0.05 0.01 几何尺寸 L*b*d mm 8*4*0.2 4*2*0.2 8*4*0.2 8*4*0.2 6*3*0.2 8*4*0.2 8*4*0.2 输入电阻 Ri0