传感与检测技术实验指导书-2011新 (4)

（二）热电偶测温

1．保持（一）热电阻测温实验步骤1和2不变，取下图4-1中Pt100铂电阻 2. 将E型热电偶的测温端（热端）插入加热源顶端的另一个插孔中，其自由端接入图4-1实验电路中标有热电偶符号的a、b孔上，热电偶自由端连线中带红色套管或红色斜线的一条为正端。

3. 将R5、R6端接地，重新接通实验电路电源±15V，调Rw2使Vo1 为零；将Vo2与数显电压表相接，调Rw3使数显电压表显示零位。设定温控模块仪表控制温度值T=50oC。

4. 去掉R5、R6接地线，将E型热电偶两自由端a和b分别与放大器R5、R6相接，并把

b端与地相接。

5.保持温控仪指示的加热温度为50oC，记录下Vo2的数显电压值；重新设定温度值为50oC+n·Δt，建议Δt=5oC，n=1……10，每隔1n读出数显表输出电压与温度值，并记入表4-2。实验完毕，关闭电源。

表4-2 热电偶测温数据表 t（oC） Vo2（mv） 50 6．根据表4-2测温数据计算其非线性误差。

五、思考题

1. 为什么低温下热电偶测温比热电阻测温精度还低？ 2. 如何根据测温范围和精度要求选用热电阻或热电偶？

3. 能否用Pt100设计一个直接显示摄氏温度-50oC-50oC的数字式温度计，并利用本实验台进行实验？

附录（一）热电阻和热电偶分度表

温度(oC) 测量元件 热电偶 K(mv) 热电阻 Pt100(Ω) 80.3

100 119.4 138.5 157.31 175.84 212.02 247.04 280.90 313.59 375.57 -50 0 50 100 150 200 300 400 500 600 800 1200 1400 1600 E(mv) 0 0 3.047 6.317 9.787 2.022 4.095 6.137 13.419 8.137 21.033 28.943 36.999 45.085 61.066 12.027 3.261 4.234 5.237 7.345 11.947 14.368 16.771 Cu50(Ω) 39.24 50 60.7 71.4 82.13 16

附录（二） 温度控制仪操作说明

一、面板说明

1.PV （上窗口） 测量值显示窗（红） 2.SV （下窗口） 给定值显示值（绿） 3.A-M 手动指示灯（绿）

4.ALM1 AL1动作时点亮对应的灯（红） 5.ALM2 AL2动作时点亮对应的灯（红） 6.OUT 调节输出指示灯（绿） 7.SET 功能键

8. 数据移位（兼手动/自动切换） 9. 数据减少键 10. 数据增加键

仪表上电后，上显示窗口显示测量值（PV），下显示窗口显示给定值（SV）。在基本状态下，SV窗口能用交替显示的字符来表示系统的某些状态。按SET键可以切换不同的显示状态：按SET键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按SET键，仪表将依次显示各参数。

二、主要参数功能一览表

参数代号 ALM1 Hy -1 Sn P?SL P?SH OP-A outL outH AL?P Cool

参数含义 上限报警 正偏差报警 输入规格 输入下限显示 输入上限显示 输出方式 输出下限 输出上限 报警输出定义 系统功能选择 17

设置范围 -1999 ? +9999 0 ?999.9或0?9999 -1999 ? +9999 -1999 ? +9999 0 ? 2 0?110% 0?110% 0?30 0?15 出厂值 100 0 0 0 100 0 100 4 6 实验四 霍尔传感器特性分析

一、实验目的

1．掌握霍尔传感器的工作原理；

2．了解直流激励与交流激励时霍尔式传感器的应用； 3．了解霍尔传感器在转速测量中的实际应用。

二、实验原理

霍尔传感器的理论基础是霍尔效应，霍尔效应是指在半导体薄片上垂直施加磁场B，在薄片两短边b方向通入控制电流I，则在薄片两长边L方向产生电动势的这种现象。具有霍

R?L?d?b??L?fH尔元件的灵敏度，RH —— 霍尔常数，d —— 霍尔元件厚度； 称为霍尔元件? ??b?H尔效应的元件称为霍尔元件。霍尔电压UH=KHIB，式中 K H ? f H ? ? 称为霍

形状系数，L —— 霍尔元件长度，b —— 霍尔元件宽度。

三、需要器件及单元

霍尔传感器、霍尔传感器实验模块、直流稳压电源±4V和±15V、数字电压表、音频信号源、螺旋测微仪、移相器、相敏检波器、低通滤波器、霍尔转速传感器、转速显示仪、示波器。

四、实验内容与步骤

（一）直流激励特性测试

1．将霍尔传感器、引线电缆与测微头按图6-1分别装在霍尔传感器的实验模块上。

图

6-1 霍尔传感器安装示意图

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2．旋动测微头，将其调整到10mm 处，并与霍尔传感器磁场连杆接触（即吸合），前后移动测微头，使霍尔元件置于梯度磁场中间，并将此定为座标轴“0”点，再将测微头用螺丝固定。

图6-2霍尔传感器直流激励实验电路连接图

3．按图6-2连接霍尔传感器直流激励实验电路，差动放大器增益旋钮（RW3）打到中间位置，数字电压表置2V档，直流激励电源置±4V档。

4．检查电路无误后，接通实验电路电源±15V，调节电桥直流电位器RW1，使输出为零。 5．从座标轴“0”点开始，调节螺旋测微仪，使霍尔元件在梯度磁场中左右移动各5 mm，每位移0.5 mm读取相应的电压值，并记入表6-1中。

6-1 直流激励位移-电压实验数据表 X（mm） V0（mv） - 0 0 + 6. 根据测量数据，作出V-X曲线，求得灵敏度S,(S??V/?X)和线性工作范围。如出现非线性情况，请查找原因。实验完毕，关闭电源。 （二）交流激励特性测试

1. 保持直流激励实验步骤“1和2”不变。

2. 调音频振荡器“LV”端口输出频率2KHZ ，幅值4Vp-p信号（严格限定在5V 以下，以免损坏霍尔元件）。

3．按图6-3连接霍尔传感器交流激励实验电路，差动放大器增益旋钮（RW3置最大（顺时针到底），交流激励电源接频率2KHZ 、幅值4Vp-p信号。

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图6-3 霍尔传感器交流激励实验电路连接图

4. 检查电路无误后，接通实验电路电源±15V，调整电位器RW1 和RW2，使系统输出电压为0（或为最小）。

5. 从座标轴“0”点开始，旋动测微头，给传感器产生一个大位移5mm，仔细调节移相器和相敏检波器的旋钮，使示波器显示的波形为一个接近全波整流波形。然后，再旋动测微头使之回到座标轴“0”点，整流波形消失，变为一条接近零点线（否则再调节RW1 和RW2），使系统输出电压为0。

6. 从座标轴“0”点开始，旋动测微头左右分别移动5mm，每移动0.5mm 记录相应的电压值，填入表6-2 中：

表6-2 交流激励位移-电压实验数据表 X（mm） V0（mv） - 0 0 + 7. 根据测量数据，作出V-X曲线，求得灵敏度S,(S=△V/△X)和线性工作范围。并与直流激励测试系统进行比较。实验完毕，关闭电源。 （三）霍尔传感器转速测量

1. 霍尔传感器转速测量原理是基于霍尔效应表达式UH＝KHIB ，当作用于霍尔元件上的控制电流I一定时，霍尔元件输出电压UH与磁场B成正比。

图6-4是霍尔传感器转速测量安装示意图，将霍尔转速传感器装于转动源模块的支架上，霍尔传感器探头对准转动源电机转速圆盘上的磁钢。被测转速圆盘上装有N对磁钢，圆盘每转一周磁场就变化N次，即有N个磁脉冲作用在霍尔元件上，相应地使霍尔元件输出N个电脉冲；此电脉冲经过放大、整形和计数电路变成计数脉冲，每分钟测得的计数脉冲个数正比与被测旋转体电机的转速。

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