霍尔传感器特性实验 集成霍尔传感器特性与简谐振动实验

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1、霍尔传感器特性实验集成霍尔传感器特性与简谐振动实验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

2、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。113．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K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F=K∆y（1）这就是胡克定律。（1）式中，K为弹簧的劲度系数，它与弹簧的形状、材料有关。通过测量F和相应

3、的∆y的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数K。（2）动态法：将质量为M的物体垂直悬挂于支架上弹簧的自由端，构成一个弹簧振子，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M+pM0（2）K（2）式中p是待定系数，它的值近似为1/3，M110是弹簧本身的质量，而pM0成为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期T，就可由（2）式计算出弹簧的劲度系数K。T=2π2.弹簧的有效质量测量由动态法测得的周期可写成224π4πT=m+pm0（3）kk2公式（3）说明：T仅决定于振子本身的特性，与初始条件

4、无关；当k一定时，T正比于m，2即T～m图为一直线，其斜率为b=4π有效质量pm0=22k，截距为c=4πpm0。由斜率和截距即可求出弹簧的k2cb【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。图111图2在输入端（1）输入电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔发生器的两端。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

5、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Bh=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

6、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。112.测量弹簧的倔强系数K2.1利用新型焦利秤（静态法）测定弹簧倔强系数K（1）调节实验装置底脚螺丝，使焦利秤立柱垂直（目测）；（2）将弹簧固定在焦利秤上部悬臂上，旋转悬臂，使挂于弹簧下放的砝码盘的尖针靠拢游标尺上的小镜；（3）在砝码盘中依次放入0,1

7、第一文库网,2,3,4,5个砝码，在三线重合（小钩中的平面镜中有一水平刻线G，玻璃管上有一水平刻线D，D在平面镜中有一像D’，通过转动标尺调节旋钮可将弹簧上下移动，则平面镜同时上下移动。当G、D、D’三者重合时称“三线重合”。）时，记录各次标尺读数y1,y2,„„y6。（4）作Mi～Yi图，验证Mi～Yi满足线性关系，并求出斜率K’，K’/g即为弹簧的倔强系数K。2.2测量弹簧振子振动周期求弹簧倔强系数K（动态法）（1）用电子秒表测弹簧振子振动50次的时间，然后求得弹簧振子的周期T。11（2）用集成开关型霍尔传感器测量弹簧振动周期，求弹簧倔强系

8、数。将集成霍尔开关的三个引脚分别与电源和周期测试仪相接。OUT接周期测试仪正级，V-接电源负极，并和周期测试仪负级连接，V+接电源正级，见图3，将钕铁