Ⅰ 传感器 课程设计好的选题有哪些
转速传感器
用个变速箱来弄
转速传感器由磁敏电阻作感应元件，是新型的转速传感器。核心部件是采用磁敏电阻作为检测的元件，再经过全新的信号处理电路令噪声降低,功能更完善。通过与其它类型齿转速传感器的输出波形对比，所测到转速的误差极小以及线性特性具有很好的一致性.感应对象为磁性材料或导磁材料，如磁钢、铁和电工钢等。当被测体上带有凸起(或凹陷)的磁性或导磁材料，随着被测物体转动时，传感器输出与旋转频率相关的脉冲信号，达到测速或位移检测的发讯目的。
磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。
Ⅱ [急][高悬赏]光电传感器课程设计
最简单的方法就是使用一个光电管发射信号，一个光电管接收信号，当有物体经过时，信号被隔断，单片机就记一次数。
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Ⅲ 传感器课程设计基于单片机的工业产品自动计数器
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Ⅵ 求一篇位移检测的传感器课程设计
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Ⅶ 【急急急】【高悬赏】温度传感器课程设计！
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活塞式压电传感器课程设计
专业:测控技术与仪器
班级:08测控
姓名:单雨
目 录
引言 1
1.传感器课程设计的目的和任务 2
1.1目的 2
1.2要求 2
2.传感器设计方案的选择 3
2.1传感器种类的选择 3
2.2传感器支承的选择 4
2.3电级结构的选择 5
3.传感器机械设计各部分的参数确定 7
3.1晶片的参数 7
3.1.1压电系数 7
3.1.2晶片的直径的确定 9
3.2验算 9
3.3电极的设计 12
3.4弹簧设计 12
4.传感器整体的结构设计 15
附录 16
参考书目 17
引 言
压电式压力传感器基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成（见图）。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号(见压电式传感器)。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。目前比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法,例如XYδ（+20°～+30°）割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃，是制造高温传感器的理想压电材料。
压电式压力传感器的结构类型很多，但它们的基本原理与结构仍与前述压电式加速度和力传感器大同小异。突出的不同点是，它必须通过弹性膜、盒等，把压力收集、转换成力，再传递给压电元件。为保证静态特性及其稳定性，通常多采用石英晶体作压电元件。压电压力传感器种类及型号繁多，按弹性敏感元件分，主要有两种，活塞式和膜片式。在压电式传感器中，常采用两或两片以上的压电元件组合、并联两种方式工作，并联时，输出电容大、电荷大，同时，时间常数τ= 大，宜于用于缓慢信号的测量，并宜用于以电荷作输出的场合。串联时，输出电压高，自身电容小，宜使用于输出为电压及测量电路的输入阻抗很高的场合。活塞式压力传感器也分为中压活塞式和高压活塞式传感器。根据要求选择的时活塞式直接支承并联式传感器。其主要是根据外界受力的变化来转变成电压的变化从而测到外界的压力的变化,压力与外接电压是一个线性变化的关系。下面就是压电式压力传感器的具体选择方案等说明书
1.传感器课程设计的目的和任务
1.1目的
（1）. 巩固所学知识，加强对传感器原理的进一步理解；
（2）. 理论与实际相结合，“学以致用”；
（3）. 综合运用知识，培养独立设计能力；
（4）. 着重掌握典型传感器的设计要点，方法与一般过程；
（5）. 培养学生精密机械与测控电路的设计能力。
1.2要求
(1)．设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、安全性、先进性及操作维修方便。如果可以用比较简单的方法实现要求，就不必过份强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单纯考虑简单、经济；
(2)．独立完成作业。设计时可以收集、参考传感器同类资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；
(3)．在课程设计中，要随时复习传感器的工作原理。积极思考。不能直接向老师索取答案和图纸。
(4). 设计传感器测头机械机构方案,绘制总装图(CAD为工具),编写传感器设计说明书。
2.传感器设计方案的选择
设计一台活塞式压电式压力传感器
设计的参数
1.量程范围（压缩）40 MPa
2.灵敏度为1.6×10-3pC/Pa
3.固有频率≥40kHz
4.线性度≤1％
5.绝缘电阻≥1012Ω
压电式压力传感器的结构类型很多，但它们的基本原理与结构仍与前述压电式加速度和力传感器大同小异。突出的不同点是，它必须通过弹性膜、盒等，把压力收集、转换成力，再传递给压电元件。为保证静态特性及其稳定性，通常多采用石英晶体作压电元件。其结构主要是由本体、弹性敏感元件和压电转换元件组成。
2.1 传感器种类的选择
压电压力传感器种类及型号繁多，按弹性敏感元件分，主要有两种，活塞式和膜片式。
活塞式压电式传感器的应用特点：
(1)灵敏度和分辨率高，线性范围大，结构简单、牢固，可靠性好，寿命长；
(2)体积小，重量轻，刚度、强度、承载能力和测量范围大，动态响应频带宽，动态误差小；
(3) 易于大量生产，便于选用，使用和校准方便，并适用于近测、遥测。
（a）中压活塞式 传感器 (b) 膜片式石英压力传感器结构图
图 1 压电式压力传感器结构图
图(a) 1本体 2活塞3弹簧4晶片5绝缘套6晶片7电极 8绝缘套9晶体10垫块
图(b) 1街头 2绝缘套3芯体4绝缘管 5电极引线6本体7晶体8压块9绝缘管10压紧螺母11繁定螺母
2.2传感器支承的选择
(a) 直接支承 (b)间接支承
图 2 压电压力传感器结构简图
1本体 2支撑螺杆3压电转换元件4电极5压电转换元件6膜片
图1 中(a)为晶片直接支承在本体上 （b） 为晶片间接支承在本体上。这两种结构形式的谐振频率相差很大。
2.3 电级结构的选择
传感器的固有频率为 0¬2=K/m，为了使活塞活动灵活，必须增加长度，这样将使质量 增加而使 下降，一般取 0 30kHz 。如果采用导电胶粘接晶片和电极，可提高刚度K，使 0 提高至40kHz。
在压电式传感器中，常采用两或两片以上的压电元件组合、并联两种方式工作，如下图所示。
（a）并联方式 （b）串联方式
图3 压电式的连接方式
(1)并联结构
如图5（a）所示，负极集中在中间，正极为上、下两个面的串联，此种方式称为并联方式。
n片并联时，并联输出电容为
输出电压为
极板上电荷为
式中 n ¬——片数；
C1、U1、Q1——单片时的电容、电压、电荷量。
(2)串联结构
如图5（b）所示，上极板为正极，下极板为负极，中间正、负电荷抵消方式称为串联结构形式。
输出电荷量为
输出电压为
输出电容量为
由此可见：
（1） 并联时，输出电容大、电荷大，同时，时间常数τ= 大，宜于用于
慢信号的测量，并宜用于以电荷作输出的场合。
（2） 串联时，输出电压高，自身电容小，宜使用于输出为电压及测量电路的
入阻抗很高的场合。
根据要求选择的时活塞式直接支承并联式传感器
3.传感器机械设计各部分的参数确定:
3.1晶片参数确定
3.1.1 压电系数
根据正压电效应原理可知，当一个平行于X轴的力Fx作用于垂直于X轴的压电元件的平面上时，则在该平面上产生的点和密度为
1=d11 1=d11=d11 （3-1）
式中 d11———压电系数：晶体受单位力作用时产生的电荷量；
1———Ax面上的作用应力。
所以，在弹性限内电荷密度 1与应力（作用力）成正比。
如果同时在压电原件的x、y、z三个轴向上作用拉（压）力，对yz、xy、xz平面上作用切向力，则个平面上的电荷密度可用数学表达式表示如下：
1= d11 1+ d12 2+ d13 3+ d14 23+ d15 31+ d16 12
2= d21 1+ d22 2+ d23 3+ d24 23+ d25 31+ d26 12 （3-2）
3= d31 1+ d32 2+ d33 3+ d34 23+ d35 31+ d36 12
式中 1、 2、 3——Ax、Ay、Az 各平面上的电荷密度；
1、 2、 3——Ax、Ay、Az平面上作用的轴向应力；
23、 31、 12——切向应力；
dij——压电系数
将式（1-8）以矩阵形式表示，则有
1
2
1 3
2 =D 4
3 5
6
式中 4= 23， 5= 31， 6= 12
d11 d12 d13 d14 d15 d16
D= d11 d12 d13 d14 d15 d16 （3-3）
d11 d12 d13 d14 d15 d16
式（1-4）称为压电系数矩阵。实验得到石英晶体的压电系数矩阵为
2.31 -2.31 0 0.67 0 0
D= 0 0 0 0 -0.67 -4.62 （3-4）
0 0 0 0 0 0
由式（3-4）可知
（1） 压电系数矩阵是正确选择力—电转换方式和转换效率的重要依据；
（2） 石英晶体不是在任何方向都存在压电效应；
（3） 石英晶体的压电系数共有18个。但由于晶体的对称性，可以确定的压电系数只有两个。
对于右旋石英晶体， <0和 >0：对于左旋石英晶体则是 >0, <0，即
= 2.3× C/N, = 7.3× C/N
3.1.2晶片的直径的确定
为纵向灵敏度的计算公式为
SQ =nd11•A （3-5）
SQ=1.6×10-3 Pc/Pa=1.6×10-15C/Pa
所以 1.6× =2×2.3× ×A
A=348
A=
D=21.06mm
晶片直径及厚度大于0.5mm
3.2验算
弹性元件的材料应具有：
（1)强度高和耐蚀性好；
（2)弹性模量要高；
（3)温度系数要低。
弹性储能是衡量弹性材料的一个重要指标。弹性储能是指单位体积所吸收最大变形的功，它表示在弹性元件的材料吸收最大变形功时，而不产生永久变形的能力。
最大变形功为
式中 W——最大弹性变形功；
——弹性极限；
E——弹性模量。
由上式可见：
（1）要使W增加，则必使E减小；
（2）但弹性元件要求有较高E值；
（3）以上两者矛盾，综合考虑，常取E值高的材料作弹性元件；
（4）测量超高压时，选用超高强度的合金材料（ >1600MPa），如马氏体、不锈钢、镍钴钼合金等。
无论选用哪种材料，都要求具有良好的机械加工性能、热处理性能和焊接性能好等。
要保持具有良好的线性。
具有良好的线性关系必使在最大动态力作用下不脱离接触，此时，必须满足以下条件：在最大动态力作用下产生的变形 不超过预应力产生的变形x，即
最大动态力为 ，由胡克定律，由
因而，在此动态力作用下产生的变形为
在位移 下产生的弹性力为
所以最小预用力为
显然， ，预应力的下限值应取 。
机械强度的设计计算
（1） 根据使用条件和测量要求合理选择材料；
（2） 合理设计整体结构和零件尺寸；
（3） 用于超高压测量的传感器要进行连接螺纹的强度校合，以满足整个传感器强度要求和可靠性。压力传感器的强度设计主要是对弹性元件和转换元件。
设： 为被测最大压力；A为膜片有效受力面积；A’为压电转换元件（晶片）的面积； 为压电元件（晶片）的强度极限；[ ]为允许应力。则压电元件（晶片）上承受的最大力为
= •A
=4.0× ×3.48×
=1.39× N
3.3电极设计
纵向效应晶体组件的设计
晶体元件一般设计成机械串联（受力）、电气并联，以薄金属片做电极（图9-41），或以金属镀层做电极（图9-42）。
以金属片为电极的应用较为普遍，因其结构工艺简单。
（a）金属薄片式 (b)金属镀层式
图4 晶体元件组
3.4.弹簧设计
图5 弹簧设计图
1.弹簧的作用：
保证测头与被测目标可靠接触。
2.设计要求：
测量力要求：小于100g，不能太硬。
行程要求： 2mm，伸缩行程。
3.关于材料的选择和参数计算：
弹簧材料的选择，应根据弹簧承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导电导磁的要求、工艺性能、材料来源和价格等因素确定。弹簧材料除了注意其化学成分外，还应特别注意其冶金及热处理的工艺质量。相同成分的材料由于冶金及热处理工艺质量不同，其机械性能往往有很大差别。传感器内部弹簧较小，选用经预先热处理的油淬火回火的弹簧钢丝。
考虑最大工作负荷为 ，并且在低温下使用的弹簧材料，应具有良好的低温韧性。碳素弹簧钢丝、琴钢丝和 1Cr18Ni9 等奥氏体不锈钢弹簧钢丝、铜合金、镍合金有较好的低温韧性和强度，本传感器还需要该材料膨胀系数变化极小。综上各因素，我们小组决定选取材料1Cr18Ni9，其许用切应力 ，通过查阅机械手册表，选取其弹簧指数为C=14，则曲度系数
。
计算弹簧丝径 ，选取标准值 。
弹簧中径 。节距一般取 ，这里取 。根据量程 ，查机械手册表，选取弹簧工作圈数的标准值 ，由此得弹簧自由高度 。压缩高度 。
表1弹簧设计所有参数
丝径 中径 载荷 压缩高度 自由高度
0.35 5 0.1kg 1.225 4
为了进一步提高弹簧的许用剪切应力，需对弹簧采取强压处理。经强压处理后的弹簧，可提高弹簧的许用剪切应力，最高可增加25％左右。强压处理的基本原理是将弹簧预制的比要求的自由高度高一些，然后压缩弹簧至并紧，使其应力超过弹簧材料的弹性极限。强压处理过的弹簧再加载时，其许用弹性极限比强压处理前提高很多。强压处理方式采用长时间一次强压，保持时间为48h左右。
4.传感器整体的结构设计
图6 活塞式压力传感器总设计图
总结
1•通过这次课程设计，我对传感器设计基础知识复习了一遍，而且更重要的是又学到了很多新的知识，获得了新的经验。我从中学会了根据具体的数据进行查表、筛选，从而进行设计。学会知道团队精神的重要性，在这次的课程设计当中，在一些材料的选用，数据的算法等方面与其他同学进行了交流，提高了自己的工作效率。
2•在如此短的时间内，依靠个人能力是不可能完成如此繁琐的资料查找与收集。所以，通过这次课程设计，加强了同学之间的交流，大大增进了我们组的凝聚力，协作的精神更强了。而且自己也学到了很多实际的有用的东西，相信对以后的工作一定会有很大的益处。
3•最后，在此对郭易老师的指导与教学表示感谢，通过老师的帮助使得我们的工作效率得到了很大的提高。
参考书目
[1] 黄贤武 ,郑筱霞 . 传感器原理与应用 .北京：电子科技大学出版社 1995年 35-40
[2] 王化祥,张淑英.传感器原理及应用.天津：天津大学出版社 ,1999年 56-60
[3] 高晓蓉.传感器技术.西南交通大学出版社，2003年 66-70
[4] 郁有文，常健.传感器原理及工程应用.西安：西安电子科技大学出版社，2001年 75-80
[5]何希才.传感器及其应用电路 .北京:电子工业出版社 2001 90-100
[6] 陈杰 ,黄鸿.传感器与检测技术 .北京：高等教育出版社 2002年 100-103
[7] 于建红 . 传感技术学报 .2007年 2-4
Ⅸ 跪求《传感器与检测技术》课程设计 欲做振动设备动态监测系统的设计，要用到传感器及单片机
要做振动动态监测，你要测振动的哪些项目？振幅？频率？加速度？设计的量程、精度、分辨率有什么要求？监测方法首先确定，然后进行传感器选型，采购还是研发？光电式的还是压电式的，或者电容式的，选则传感器时考虑信号传输与采集，甚至数模模数转换，以及单片机是否要做数据处理，输出显示等等，多查资料，如果你自己认真做好，肯定会有收获的
Ⅹ 求传感器课程设计
课程编码：08365040
课程名称：传感器实验及课程设计
英文名称：the experiment and course design of sensor
学时/学分：20/1
适用对象：测控技术与仪器、电气工程及其自动化等本科生
指导教材：传感器课程设计教程
参考书：传感器原理及检测技术实验指导与习题集
主要仪器设备：CSY—910型传感器实验仪、传感器实验扩展装置、计算机、示波器、万用表、信号发生器等
一、学时分配
序号 实验项目名称 实验类型 学时分配 备注
1 霍尔式传感器的特性实验 基本 2
2 感应式磁敏传感器设计 设计 4
3 霍尔式传感器应用设计 综合 4
4 热电偶测温实验 基本 2
5 热敏电阻 设计 2
6 AD590 设计 2
7 光敏三极管 设计 2
8 光敏电阻 设计 2
9 金属箔式应变片位移测量实验 基本 2
10 电感传感器 基本 2
11 电容传感器 基本 2
12 压电式传感器 基本 2
13 气敏、湿度传感器 设计 2
14 智能传感器 基本 2
15 磁敏传感器应用 综合设计 8
16 温度传感器应用 综合设计 8
17 光敏传感器应用 综合设计 8
18 力敏传感器应用 综合设计 8
19 应变传感器应用 综合设计 8
20 压电传感器应用 综合设计 8
21 其它传感器应用 综合设计 8
22 智能传感器设计 综合设计 8
二、课程性质、目的与任务
传感器课程设计是测控技术与仪器专业开设的一门独立实践课程，也是电气工程及自动化专业的选修课程。本课程以各类传感器的性能测试、实际应用设计为线索，完成磁敏传感器、温度传感器、光电传感器、应变传感器、电感传感器、电容传感器、压电传感器、光纤传感器、温湿度传感器、智能传感器等基本型、设计性和综合性实验与设计内容，通过课内和课外相结合，自主申请实验项目和实验室开放课题相结合，使学生掌握不同种类传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。
三、教学基本要求
1、通过磁敏传感器实际制作或应用，掌握感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理、特能及其应用。
2、通过热电偶、热敏电阻和集成温度传感器AD590的性能测试的方法及应用，掌握热电偶的原理、热敏电阻和电流输出型温度传感器的工作原理和使用方法，并计算和分析温度传感器灵敏度、线性度。
3、了解各种光电器件的特性，通过光敏三极管和光敏电阻的实际参数测试，掌握光电传感器的工作原理与应用方法。
4、通过应变式传感器实验，掌握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并完成单臂、半桥、全桥的性能测试，总结它们之间的相互关系。
5、了解差动变压器的结构，通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，掌握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。
6、通过差动变面积式电容传感器的静态及动态特性测试，掌握差动变面积式电容传感器的工作原理及其特性，了解电容变换器的工作原理。
7、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的影响实验，掌握压电式传感器的工作原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的影响，了解电荷放大器的原理和使用方法。
8、通过气敏、湿度传感器性能测试，掌握气敏、湿度传感器的工作原理及其特性，掌握测量可燃性气体、环境湿度的方法和设计电路。
9、通过基于IEEE 1451的温湿度智能传感器现场应用演示，掌握基于该标准的智能传感器协议的特点、系统组成及实际应用领域。
四、教学内容及要求：
1、磁敏传感器：完成霍尔元件基本特性实验；自行设计感应式传感器，利用传感器实验仪放大器和显示模块完成磁场测试的实验内容；利用集成霍尔式传感器，自行设计放大器电路，实现转速测量，将转速结果通过显示模块显示。该两项实验内容学生可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。
2、温度传感器：利用传感器实验仪上的热电偶完成测温实验，根据实验结果，查分度表，计算并分析该热电偶的灵敏度和线性度；通过设计热敏电阻测量电路和放大器，利用传感器实验仪上的显示模块显示被测温度，计算并分析该热敏电阻的灵敏度和线性度；识别集成温度传感器AD590管脚，通过设计测量电路和放大器，利用传感器实验仪上的显示模块显示被测温度，计算并分析该温度传感器AD590的灵敏度和线性度。该三项实验内容学生可任选其一作课内实验，剩余两项项实验内容通过课外或实验室开放完成。
3、光电传感器：设计光敏三极管测量电路，通过电机带动黑白相间条纹园盘旋转，利用传感器实验仪上的显示模块计数白条纹数量，经过计算得出电机转速；设计光敏电阻测量电路、放大器和发光二极管亮度可调电路，利用传感器实验仪上的显示模块显示电位器不同刻度对应的输出值，绘制光敏电阻光谱特性曲线。该两项实验内容学生可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。
4、应变式传感器：利用传感器实验仪上粘贴的应变片，学生分别连接三种电桥：单臂、半桥、全桥，完成位移测量实验，要求三种电桥所用放大器增益不变，根据测量结果，计算灵敏度，比较三种电桥之间的相互关系。该部分内容为课内实验。
5、电感传感器：利用传感器实验仪上的差动变压器，将两只次级线圈反向串接，由音频振荡器给初级提供激励信号，调整差动变压器中衔铁的位置，用示波器观察输出波形，然后，通过电桥平衡网络对差动变压器的零点残余电压进行补偿，观察零点残余电压波形。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。
6、电容传感器：将传感器实验仪上的差动变面积式电容传感器连接到电容变换器，经放大和滤波，在电压表和示波器上显示可动极板相对变化情况，记录测试数据，计算系统灵敏度，分析电容变换器电路工作原理。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。
7、压电式传感器：将传感器实验仪上的压电传感器接到电荷放大器，给振动台的激振线圈加激励信号，观察压电传感器的输出波形，然后再将压电传感器接到电压放大器，通过滤波、放大和相敏检波器，更换不同长度屏蔽线，观察实验输出结果，分析并比较引线电容对电压放大器和电荷放大器的影响。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。
8、气敏、湿度传感器：识别气敏传感器管脚，设计其测量电路，将传感器输出接直实验仪上的放大器，通过显示模块显示不同气体浓度对应的数据，分析产生测量误差的原因；设计湿敏电阻测量环境湿度的检测电路，利用实验仪上的显示模块显示被测湿度，计算该传感器的重复性误差。该两项实验内容学生可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。
9、智能传感器：利用传感器国际标准协议IEEE 1451制作的网络化实验传感器装置，通过连接Internet网络远程调用，观察被测现场多种参数测量结果。该部分内容可作为课内课程设计或通过课外或实验室开放完成。
五、考核方式：考查，成绩由出勤率、作品验收、实验报告三部分决定。
实验项目一 霍尔式传感器的特性实验
霍尔元件的结构中，矩型薄片状的立方体称为基片，在它的两侧各装有一对电极。一个电极用以加激励电压或激励电流，故称为激励电极。另一个电极作为霍尔电势的输出，故称霍尔电极。
在实际应用中，当磁场强度H（或磁感应强度B）或激励电流I中的一个参数为常量，而另一个作为输入时，则输出霍尔电势UH(或B)或I。当输入量是H（或B）或I时，则输出霍尔电势UH正比于H（或B）与I的乘积。
实验装置采用的磁路系统如图1（a）所示，由于两对极性相反的磁极的共同组成，在磁极间形成一个梯度磁场。理想特性如图1（b）所示磁感应强度B是位移x的函数，即B=f(x)。调整霍尔元件处于图示中心位置时，由于该处磁场作用抵消B=0，所以霍尔元件上下运动时霍尔电势大小和符号也会跟随变化，并且有UH=f(x)。因此，若用一标准磁场或已知特性磁场的磁路系统来校准霍尔元件的输出电势时可采用测量磁场强度的方法。
图1 霍尔元件磁路系统和特性
实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以惊醒位移测量。
所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F／V表、直流稳压电源、测微头、振动平台、主、副电源。
实验步骤：
（1）霍尔元件上所加电压不得超过±2V，以免损坏霍尔晴，辨别霍尔片的激励电极和霍尔电极端。
（2）一旦调整好测量系统，测量时不能移动磁路系统。
（3）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。
（4）将差动放大器的(+)、(－)输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连，开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零，关闭主电源。
（5）差动放大器增益旋至最小，F/V电压表量程置2V档，直流稳压电源放在2V档。开启主、副电源将差动放大器调零后，增益置最小，再关闭主电源，根据图2接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。
霍尔器件
N
N
S
S
环形磁铁
V
+
－
←
直流稳压电源
1
1
+2V
－2V
w1
r
电桥平衡网络
差动放大器
电压表
霍尔传感器
图2 霍尔传感器直流特性测试
（6）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
（7）开启主、副电源，调整Wl使电压表指示为零。
（8）上下旋动测微头，每0.5mm读一个数，将电压表的读数填入下表
X（mm）
V(v)
X（mm）
V(v)
（9）作出V—X曲线，指出线性范围，求出灵敏度K=△V/△X。
发挥部分：
（1）按图3接好线路，开启电源将差动放大器输出调零；
（2）用F表将音频振荡器调至1KHZ，用示波器观察输出幅度小于5V。
（3）（0°，180°）端输出至霍尔片的输入端，差动放大器增益调小；
（4）利用示波器、电压表调整平衡网络w1、w2使输出为零，同时可调整移相器。
（5）旋转测微头，记下读数填入下表：
X（mm）
V(v)
X（mm）
V(v)
图3 霍尔传感器的交流特性测试
思考题
（1）本实验测出的实际上是磁场的分布情况，它的线性好坏是否影响位移测量的线性度。
（2）霍尔传感器是否适用于大位移测量？
（3）霍尔片工作在磁场的那个范围灵敏度最高？
实验项目二 感应式磁敏传感器设计
1．实验目的及要求
了解感应式磁敏传感器的基本结构、工作原理及应用场合，掌握传感器线圈缠绕匝数与其频率带宽之间的关系、与其灵敏度之间的关系，不同材料的磁芯对感应式磁敏传感器的性能的影响。
2．基本原理：感应式磁敏传感器是基于法拉第电磁感应定律制成的，传感器的N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中产生感应电动势： 发生变化，根据产生感应电动势的大小检测磁场的强弱。其线圈分为两种类型：有磁芯线圈和空心环路线圈。有磁芯线圈传感器中的磁芯采用高导磁率材料，如坡莫合金，非晶态合金等。
3．所需仪器及材料：示波器、RLC测试仪、信号发生器、万用表、磁芯、漆包线等。
4．实验任务：
（1）在给定的磁芯上缠绕一定匝数的漆包线，完成传感器的制作，同时用漆包线制作一个激励线圈。用RLC测试仪测量所作传感器的电感值、分布电容值和有效直流电阻值，并记录。
（2）利用传感器实验仪上的放大器、电阻和电容等电子元件，设计、制作与调试传感器测量电路，并与传感器连接。
（3）用信号发生器输出的正弦信号接至激励线圈，产生频率幅度变化的磁场，将制作的传感器放入该磁场中，用双线示波器连接信号发生器输出端和传感器输出端，组成一个测量线路，通过调节信号发生器输出正弦信号的频率，用示波器读出信号发生器输出的正弦信号和传感器输出波形的峰峰值，填入下表：
F（Hz）
Vp-p（信号发生器）
Vp-p（传感器）
（4）根据实测数据，写出该传感器的带宽，计算其灵敏度和线性度。
5．思考：
（1）试回答磁敏感应传感器的第一个谐振点的频率。
（2）传感器线圈匝数缠绕的多少是否影响其频率特性？为什么?
6．实验报告
包括：目的、任务；线圈参数（匝数、磁芯材料和线径等）及测量电路设计原理和框图；实验方法及实验中碰到的问题和分析解决问题的方法；实验步骤；测量数据记录；结论。
实验项目三 霍尔传感器应用设计
1．集成霍尔传感器
霍尔集成传感器是将霍尔元件、放大器、施密特触发器以及输出电路等集成在一块芯片上，为用户提供了一种简化的和比较完善的磁敏传感器。其输出信号强，传送过程无抖动现象，而且功耗低，对温度的变化是稳定的，灵敏度与磁场移动速度无关。霍尔集成传感器分为线性集成电路和开关电路。
实验采用3144EU开关型霍尔集成传感器，开关型集成霍尔传感器由霍尔元件HG、放大器A、输出晶体管VT、施密特电路C和稳定电源R等组成。其内部框图、输出特性和引脚如图4（a）、（b）、（c）所示。传感器通过晶体管VT的集电极输出，传感器的输出只有一端，是以一定磁场电平值进行开关工作的，由于内设有施密特电路，开关特性具有时滞，因此有较好的抗噪声效果。工作电源的电压范围较宽，可为3—6V。
（a）内部框图 （b）输出特性 （c）引脚图
图4 开关集成霍尔元件内部框图、输出特性
2．实验目的；
了解开关型集成霍尔传感器及其转换电路的工作原理；掌握霍尔传感器的使用方法；设计利用开关型集成霍尔传感器制作接近开关等控制电路；认识霍尔元件。了解测量集成霍尔元件输出的参数和工作性能。
3．设计任务
根据具体给出的器件设计一音乐控制电路。当磁钢靠近霍尔传感器时电路发出乐曲声，当磁钢极性翻转或被撤离传感器时电路停止音乐声。
4．实验步骤
（1）根据给出的器件设计电路。
（2）在实验面包板上插接联接电路。
（3）检查连线无误后加3V直流工作电压，调试工作状态。
（4）测量磁场变化时霍尔传感器的输出电压值。
5．实验器件：常闭开关型集成霍尔传感器3144EU一个；集成音乐片9300一片；三极管NPN型9014一只；三极管PNP型9015一只；小功率扬声器一个；电阻4.7K、1K各一只。
6．实验板装配电路板如图5所示
扬声器
集成音乐片
霍尔传感器
V+
电 阻
三极管
V-
三极管
图5 实验板装配元件位置示意图
注意事项：
（1）音乐集成片的工作电压较低，直流电源3V电压即可工作，电压不可过大以免烧坏器件。
（2）注意集成霍尔传感器的极性，确定无误后再接线。
思考题
（1）用集成霍尔传感器设计一无触点控制电路，控制灯的亮灭。
提示：输出端接有固态继电器，通断控制100V交流。
（2）用霍尔元件控制电机转速与光电传感器测量控制电机转速各有特点。
实验报告
包括：目的、任务；实验框图及电路设计；调试方法及调试中碰到的问题和分析解决问题的方法；测量数据记录（霍尔传感器的工作电压、工作电流、磁场变化的静态输出）。