1、 传感器课程设计说明书传感器课程设计说明书 线性霍尔元件位移传感器 学学 号：号： 学院名称：学院名称： 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 教师姓名：教师姓名： 教师职称：教师职称： 2015 年年 1 月月 线性线性霍尔元件霍尔元件位移传感器设计任务书位移传感器设计任务书 一、设计题目 线性霍尔元件位移传感器 二、设计目的 课程设计是工科各专业的主要实践性教学环节之一， 是围绕一门主要基础课 或专业课，运用所学课程的知识，结合实际应用设计而进行的一次综合分析设计 能力的训练。 传感器技术是测控技术与仪器专业的一门专业技能课，能够运 用基本测控电路知识解决日常生活中的问题是本专业学生
2、的基本素质。 本次课程 设计旨在培养学生运用所学过的理论知识， 初步掌握解决实际应用问题时所应具 有的查阅资料、综合运用所学知识的能力，为课程设计及今后从事专业学习工作 打下坚实的基础。 三、设计内容及要求 1.掌握传感器工作原理 2.掌握信号处理电路的作用与原理 3.画出各电路处理后的信号波形 4.对位移进行测量（正负位移均三次以上） 5.算出传感器的迟滞误差、线性度 6.写出说明书。 四、设计方法和基本原理 1.问题描述 设计一个既能测量位移的大小，也能判别方向的线性霍尔元件位移传感器。 2.解决方案 搜集资料，确定电路原理图（包括激励信号电路、消除不等位电势补偿电 路、放大电路、移相电路
3、、相敏检波电路和低通滤波电路等信号处理电路） 搭建实物测量系统，调试各部分电路。 测试得出相应的实验数据，给出相应的波形，计算出传感器的量程、线性 度和灵敏度、迟滞误差。写出说明书，答辩。 江苏大学传感器课程设计 目录目录 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
4、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 江苏大学传感器课程设计 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 2 第一章第一章 引言引言 位移是与物
5、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。 线性霍尔元件位移传感器， 因其结构简单、 测量线性范围大、 测量电路可靠、 具有较高的分辨力和灵敏度以及价格低廉等优点， 在许多行业的位移测量系统中 得以广泛应用。 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
6、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 尔元件位移传感器，并且可以得到低的线性度和较高的灵敏度。 第二章第二章 霍尔霍尔传感器传感器工作原理工作原理 霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场 有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的 附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有 着非常广泛的应用。 2.12.1 霍霍尔尔效应效应 霍尔效应 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。 3 图 2-1 霍尔效应示意图 霍尔元件是由型半导体材料制成的。其长为 l、宽为、厚度为
