集成霍尔传感器特性与简谐振动实验

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1、集成霍尔传感器特性与简谐振动实验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。【实验目的】1.了解集成开关型霍尔传感器的特性，掌握集成霍尔传感器的使用方法。2．观察弹簧振子的运动规律，测出弹簧振子的劲度系数

2、。3．用图解法求弹簧的有效质量。4.学习用霍尔传感器测量弹簧振子的振动周期。（选做）5.测量集成开关型霍尔传感器的特性，掌握集成霍尔传感器的使用方法。【实验仪器】新型焦利秤(型号)、集成霍尔传感器特性与简谐振动实验仪(型号)、砝码等。【实验原理】1.弹簧的劲度系数的测量有静态法和动态法。（1）静态法弹簧在外力作用下将产生形变，在弹性限度内，外力和它的形变量成正比，即（1）这就是胡克定律。（1）式中，为弹簧的劲度系数，它与弹簧的形状、材料有关。通过测量和相应的的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数。（2）动态法：将质量为的物体垂直悬挂于支架上弹簧的自由端，构

3、成一个弹簧振子，若物体在外力作用下离开平衡位置少许，然后释放，则物体就在平衡位置附近做简谐振动，其周期为（2）（2）式中是待定系数，它的值近似为1/3，是弹簧本身的质量，而成为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期，就可由（2）式计算出弹簧的劲度系数。2.弹簧的有效质量测量由动态法测得的周期可写成（3）公式（3）说明：T仅决定于振子本身的特性，与初始条件无关；当k一定时，正比于m，即～m图为一直线，其斜率为b=，截距为c=。由斜率和截距即可求出弹簧的有效质量【仪器介绍】集成开关型霍尔传感器如图1所示，集成霍尔开关是由稳压器A。霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B，差

4、分放大器C，施密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成。(1)，(2)，(3)代表集成霍尔开关的三个引出端点。locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame图1图2在输入端（1）输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍

5、尔发生器的两端。根据霍尔效应原理，当霍尔片处于磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会有一个霍尔电势差VH输出，该VH信号经放大器放大以后送至施密特触发器整形，使触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到"工作点"(即Bop)时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时，OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到“释放点”(即Brp)时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这时称其为“关”态,这样两次高电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。Bop与Brp的差值一定，此差值B

6、h=Bop-Brp称为磁滞，在此差值内，Vo保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集成霍尔开关传感器优良特性之一。集成霍尔开关传感器输出特性如图2。仪器结构图4仪器安装图图3集成霍尔传感器特性与简谐振动实验仪结构图1弹簧，2砝码盘，3平面镜，4游标卡尺，5卡尺固定螺母，6调节螺母，7砝码和磁钢，8开关霍尔传感器，9水平调节螺丝，10锁紧螺丝，11计时电压测量稳压组合仪。【实验步骤】(一)清点主要仪器（二）测量1.调节仪器①将仪器按照如图4所示安装：将弹簧固定在焦利秤上部的横梁上，在一个刻有水平线的小平面镜杆下端挂上砝码盘，小平面镜杆穿过固定在立柱上的玻璃管，其

7、上端与弹簧的下端相连，②调节焦利秤的底脚螺旋，使焦利秤立柱竖直；调节螺旋E使小平面镜上水平线与玻璃管壁上的水平线重合作为平衡位置，并调节支架让小镜面及其它参于振动的物体竖直。2.测量弹簧的倔强系数2.1利用新型焦利秤（静态法）测定弹簧倔强系数locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbay

8、onets