2、将显示面板中的低频振荡器幅度旋钮逆时针缓慢转到底(低频输出幅度最小)， 调节低频振荡器的频率在8Hz～10Hz左右。检查接线无误后合上主、副电源开关。再调节低频振荡器的幅度使振动台明显振动(如振动不明显可调频率)。

3、用示波器的两个通道[正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它(TIME/DIV ：在50mS～20mS范围内选择；VOLTS/DIV：1V～0.1V范围内选择)设置]同时观察低通滤波器输入端和输出端波形；在振动台正常振动时用手指敲击振动台同时观察输出波形变化。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。 实验完毕，关闭所有电源开关。

线性霍尔式传感器位移特性实验

一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。

二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。霍尔效应是具有载流子的半导体同时处在电场和磁场中而产生电势的一种现象。如图24—1（带正电的载流子）所示，把一块宽为b，厚为d的导电板放在磁感应强度为B的磁场中，并在导电板中通以纵向电流I ，此时在板

图24—1霍尔效应原理

的横向两侧面A,A?之间就呈现出一定的电势差，这一现象称为霍尔效应（霍尔效应可以用洛伦兹力来解释），所产生的电势差UH称霍尔电压。霍尔效应的数学表达式为：

IB＝KIB

H

d式中：RH＝-1／(ne)是由半导体本身载流子迁移率决定的物理常数，称为霍尔系数；

UH＝RH

KH＝ RH／d灵敏度系数，与材料的物理性质和几何尺寸有关。

具有上述霍尔效应的元件称为霍尔元件，霍尔元件大多采用N型半导体材料（金属材料中自由电子浓度ｎ很高，因此RH很小，使输出UH极小，不宜作霍尔元件），厚度d只有1μm左右。

霍尔传感器有霍尔元件和集成霍尔传感器两种类型。集成霍尔传感器是把霍尔元件、放大器等做在一个芯片上的集成电路型结构，与霍尔元件相比，它具有微型化、灵敏度高、可靠性高、寿命长、功耗低、负载能力强以及使用方便等等优点。

本实验采用的霍尔式位移（小位移1ｍｍ～2ｍｍ）传感器是由线性霍尔元件、两

只半圆形永久磁钢组成，其它很多物理量如：力、压力、机械振动等本质上都可转变成位移的变化来测量。霍尔式位移传感器的工作原理和实验电路原理如图24—2 (a)、(b)所示。将磁场强度相同的两只永久磁钢极性相对放置着，线性霍尔元件置于两块磁钢间的上下中点，其磁感应强度为0，设这个位置为位移的零点，即X=0，因磁感应强度B=0，故输出电压UH=0。当霍尔元件沿X轴有位移时，由于Ｂ≠0，则有一电压UH输出，UH经差动放大器放大输出为V。V与B、B与X有一一对应的线性关系。图24—2(b)中的

所谓不定位电势：B=0时UH≠0。

W1是调节霍尔片的不定位电势，

(a) 工作原理

(b)实验电路原理

图24—2霍尔式位移传感器工作原理图

＊注意：线性霍尔元件有四个引线端。涂黑二端1(Vs+)、3(Vs-)是电源输入激励端，另外二端2(Vo+)、4(Vo-)是输出端。接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍尔元件要损坏。

三、需用器件与单元：机头中的振动台、测微头、霍尔位移传感器；显示面板中的F/V表(或电压表) 、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板传感器输出单元中的霍尔；调理电路单元中的电桥、差动放大器。 四、实验步骤：

1、差动放大器调零：按图24—3示意接线，电压表（F／V表）量程切换开关打到

2V档，检查接线无误后合上主、副电源开关。将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底，再逆时针回转一点点（防电位器的可调触点在极限端点位置接触不良）；调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示为0。关闭主电源。

图24—3差动放大器调零接线图

2、在振动台与测微头吸合的情况下，调节测微头到10mm处使振动台上的霍尔片大约处在两块磁钢间的上、下中点位置（目测）。将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，再按24—4示意图接线，将差动放大器的增益电位器逆时针方向缓慢转到底（增益最小）。检查接线无误后合上主电源开关，仔细调节电桥单元中的W1电位器，使电压表显示0V。

＊注意：线性霍尔元件有四个引线端。涂黑二端1(Vs+)、3(Vs-)是电源输入激励端，另外二个2(Vo+)、4(Vo-)是输出端。接线时，电源输入激励端与输出端千万不能颠倒，否则霍尔元件要损坏。

图

24—4 线性霍尔传感器(直流激励)位移特性实验接线示意图

3、将测微头从10mm处调到15mm处作为位移起点并记录电压表读数。以后，反方向(顺时针方向)仔细调节测微头的微分筒(0.01mm/每小格)△X=0.1mm(实验总位移从15 mm～5mm)从电压表上读出相应的电压Vo值，填入下表24。

表24 霍尔传感器位移实验数据

X（mm） Vo(V)

4、根据表24实验数据作出V－X特性实验曲线，在实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位移量程。

5、分析曲线，计算不同测量范围 (±0.5mm、±1mm、±2mm)时的灵敏度和非线性误差。

实验完毕，关闭电源。

磁电式传感器特性实验

一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。

二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转换成为感应电势的有源传感器（不需要电源激励），也称为电动式传感器或感应式传感器。

根据电磁感应定律，一个匝数为Ｎ的线圈在磁场中切割磁力线时，穿过线圈的磁通量发生变化，线

? ?圈两端就会产生出感应电势，线圈中感应电势： e N。线圈感应电势的大小在线圈匝数一d?dt定的情况下与穿过该线圈的磁通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定(即磁场强度已定)后，使穿过线圈的磁通发生变化的方法通常有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分成两大类型：动磁式及可动衔铁式(即可变磁阻式)。本实验应用动磁式磁电传感器，是速度型传感器（ ）， 实验原理框

e ??N图如图25—1所示。

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图25—1 实验原理框图

三、需用器件与单元：机头中的振动台、激振器、磁电传感器；显示面板中的低频振荡器；调

理电路面板传感器输出单元中的磁电、激振；调理电路面板中的差动放大器、低通滤波器；双踪示波器（自备）。

四、实验步骤：

1、调节测微头远离振动台，不能妨碍振动台的上下运动。按图25-2示意接线，用示波器 [正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它(TIME/DIV ：在50mS～20mS范围内选择；VOLTS/DIV：1V～0.1V范围内选择)设置] 监测差动放大器及低通滤波器（传感器信号）输出。

图25—2

磁电传感器实验接线示意图

2、将低频振荡器幅度旋钮逆时针转到底(低频输出幅度最小)，将低频振荡器的频率调到8Hz左右，将差动放大器的增益电位器顺时针方向缓慢转到底，再逆时针回转1/2。检查接线无误后合上主、副电源开关，调节差动放大器的调零电位器使示波器的轨迹线（扫描线）移到中间（当示波器设置在DC档有效）。

3、调节低频振荡器幅度旋钮，使振动台振动较为明显（如振动不明显再调节频率），观察低通滤波器（传感器信号）输出波形的周期和幅值。

4、在振动台起振范围内调节低频振荡器的频率观察输出波形的周期和幅值，调节低频振荡器的幅度观察输出波形的周期和幅值。

5、从实验现象分析磁电传感器的特性（提示：与振动台的频率有关、速度型）。 实验完毕关闭所有电源。

实验十 热电偶的原理及现象实验

一、实验目的：了解热电偶测温原理。 二、基本原理：1821年德国物理学家赛贝克（T?J?Seebeck）发现和证明了两种不同材料的导体A