集成霍尔传感器法测量圆线圈实验报告

实验一 集成霍尔传感器特性与简谐振动实验

【实验目的】

随着科学技术的进步，测量方法也不断进步。90年代初，集成霍尔传感器技术得到了迅猛发展。各种性能的集成霍尔传感器不断涌现，在工业，交通，通讯等领域的自动控制中得到大量应用。如磁感应强度测量，位移测量，周期和转速的测量，还有液位控制，流量测量，产品计数，车辆行程计量，角度测量等。 本实验将学习集成开关型霍尔传感器的特性，并用该传感器测量弹簧振子的振动周期。从而掌握简谐振动的规律，以及磁敏器件测量振动周期的新方法。

【实验原理】

1、 弹簧在外力作用下将产生形变(即伸长或缩短)。在弹性限度内，外力F和它的变形 量?Y成正比，即：

[1] F?K?Y

这就是胡克定律，比例系数K称为弹簧的倔强系数，其值与弹簧的形状，材料有关。若改变施加在弹簧上的外力，并测量相应的形变量，即可通过式(1)推算该弹簧的倔强系数K。

2、 质量为M的物体系于一轻弹簧的自由端，并放置在光滑的水平台面上，而弹簧的另 一端固定，这就构成一个弹簧振子。若使物体在外力作用下(如用手拉)离开平衡位置少许，然后释放，则弹簧振子将在平衡点附近来回作简谐振动，其周期为:

3.10霍尔法测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场

霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。近年来，霍尔效应实验不断有新发现。1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。

【实验目的】

1、测量单个通电圆线圈中磁感应强度；

2、测量亥姆霍兹线圈轴线上各点的磁感应强度；

3、测量两个通电圆线圈不同间距时的线圈

目 录

一、课程设计目的与要求……………………………………….…………….…..2

二、元件介绍…………………………………………………………………….…....3 三、课程设计原理…………………………………………………………………...6

3.1霍尔效应………………………………………………………………………... 6 3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 ……………………..8

四、课程设计内容………………………………………………………...………...10

4.1电路补偿调节……………………………………………………………...…..10 4.2失调电压调零 …………………………………………………………….…..10 4.3按图4-3接好信号处理电路……………………………………………......10 4.4按图4-4接好总测量电路……………………………………………….….11 4.5数据记录与处理……………………………………………………….……....12 4.6数据拟合..……………………………………………………………….…........14

五、成品展示……………………………………………………………………….....16

五 邑 大 学

《传感器与电测技术》

实验报告

实验时间： 2016年11月16日-17日 实验班级： 班 实验报告总份数： 4 份 实验教师：

信息工程 学院(系) 611 实验室

__交通工程_____专业 班 学号

姓名_______协作者______________ 成绩：

实验一 熟悉 IAR 集成开发环境下 C程序的编写

一．实验目的

1、 了解IAR 集成开发环境的安装。

2、 掌握在IAR 环境下程序的编辑、编译以及调试的方法。

二．实验设备

1、 装有IAR 开发环境的PC 机一台

2、 物联网开发设计平台所配备的基础实验套件一套 3、 下载器一个

三．实验要求

1、 熟悉IAR 开发环境

2、 在IAR 开发环境下编写、编译、调试一个例程 3、 实验现象 节点扩展板上的发光二极管 D9 被点亮

三、 问题与讨论

根据提供的电路原理图等资料，修改程序，点亮另一个 LED 灯 D8。（分析原理，并注释。）

先定义IO口，再初始化，最后点亮

实验二 光照

生物医学工程专业传感器实验报告

实验一、二、三 应变片单臂、半桥、全桥特性实验

一、实验原理

电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ(用最小二乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。 四、 思考题

1、ΔR转换成ΔV输出用什么方法?

通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放大器。从而将ΔR转换成ΔV。 2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁片中应变片的应变方向(是拉?还是压?+压变大)。

所连接的应变片电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变大；带

五 邑 大 学

《传感器与电测技术》

实验报告

实验时间： 2016年11月16日-17日 实验班级： 班 实验报告总份数： 4 份 实验教师：

信息工程 学院(系) 611 实验室

__交通工程_____专业 班 学号

姓名_______协作者______________ 成绩：

实验一 熟悉 IAR 集成开发环境下 C程序的编写

一．实验目的

1、 了解IAR 集成开发环境的安装。

2、 掌握在IAR 环境下程序的编辑、编译以及调试的方法。

二．实验设备

1、 装有IAR 开发环境的PC 机一台

2、 物联网开发设计平台所配备的基础实验套件一套 3、 下载器一个

三．实验要求

1、 熟悉IAR 开发环境

2、 在IAR 开发环境下编写、编译、调试一个例程 3、 实验现象 节点扩展板上的发光二极管 D9 被点亮

三、 问题与讨论

根据提供的电路原理图等资料，修改程序，点亮另一个 LED 灯 D8。（分析原理，并注释。）

先定义IO口，再初始化，最后点亮

实验二 光照

实验一、二、三 应变片单臂、半桥、全桥特性实验

一、实验原理

电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 二、实验结果 重量（g） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 单臂电压（mv） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 半桥电压（mv） 0 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 全桥电压（mv） 0 2 6 10 12 16 18 21 25 29 32 三、实验分析

根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ(用最小二乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为

传感器实验报告（二）

自动化1204班 蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545

实验七：

一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。

二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结

构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。

三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏

检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤：

1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图

7-1 电容传感器位移实验接线图

3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。 X(mm) V(mv) 5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。

传感器原理及应用实验报

告

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、 实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应， 并掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、 基本原理:

1、 应变片的电阻应变效应

所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为 r、材料的电阻率为ρ 时，根据电阻的定义式得

R??L/A??L/(?r^2) （ 1—1）

当导体因某种原因产生应变时，其长度 L、截面积 A 和电阻率ρ 的变化为 dL、dA、 dρ相应的电阻变化为 dR。对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R 为： dR/R?dL/L?2dr/r?d?/? （1—2）

式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL;dr/r 为导体的横向应变量εr。由材料力学得：εL= -μεr(1—3)，式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式（1—3）代入式（1—2）得：dR/R?(1?2?)??d?/?（1—4）式（1—4）说明电阻应变

传感器与检测技术

实验报告

学院： 专业： 学号： 姓名： 上课时段： 任课教师：

电话：

目 录

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 实验三 金属箔式应变片全桥的应用—电子秤实验 实验四 金属箔式应变片温度影响实验 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 实验十二 实验十三 实验十四 实验十五 实验十六 实验十七 实验十八

电容式传感器的位移特性实验 压阻式压力传感器的压力测量实验 霍尔式传感器的位移特性实验 霍尔式传感器的应用——电子秤实验 电涡流传感器位移特性实验

被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 电涡流传感的应用——电子秤实验 光纤传感器的位移特性实验 光纤传感器测速实验

Cu50温度传感器的温度特性实验 Pt100热电阻测温特性实验 K型热电偶测温性能实验 E型热电偶测温性能实验

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课程名称 传感器与检测技术 成绩 实验名称 实验一、金属箔式应变片-单臂电桥性能实验 日期 电气工程系 01 所在系 班级 所学专业 电气工程及其自动化 学号 姓名 同组人 一、实验