Результаты измерения выходного сигнала ДХ

Результаты измерения выходного сигнала ДХ

 

№ точки измерения i	B, мТл	Uj, В					, В
		J=1	J=2	J=3	J=4	J=5

6. Отключить питание, выключить мультиметр, отсоединить измерительный кабель от щупа с датчиком.

1. 5. Обработка результатов измерений

1. Вычислить среднее арифметическое значение к измерений в каждой точке, по формуле                  

2. Нанести экспериментальные точки на график U=f(B). Провести через них экспериментальную кривую. Определите вид эмпирической функции.

3. Вычислить значения переменных согласно табл. 1. 2, занести результаты в таблицу.

4. Определить средние значения коэффициентов, а и bметодом наименьших квадратов; ;

5. Записать эмпирическую функцию преобразования в виде  

6. Построить на графике аппроксимирующую функцию.

7. Оценить СКО по совокупности отклонений от вычисленных по формуле оценок

8. Оценить СКО коэффициентов по формулам         
, , где . Окончательно эмпирическую функцию преобразования записать в виде ,

9. Записать градуировочную характеристику датчика в виде B=f(U)

10. Определить напряжение нуля магнитного поля

11. Определить чувствительность датчика

Таблица 1. 2

Результаты вычисления погрешностей измерений

 

№
	=	=

 

Контрольные вопросы

1. Какими величинами характеризуются постоянные и пе­ременные магнитные поля?

2. Что является источником постоянного магнитного поля?

3. Как ведут себя различные вещества в магнитном поле?

4. Что собой представляются постоянные магниты?

5. Что такое эффект Холла?

6. Для чего может использоваться эффект Холла?

7. От чего зависит ЭДС Холла?

8. Какие физические эффекты используются для измерения интенсивности МП?

9. Принцип действия и преимущества датчиков Холла.

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ДАТЧИКА холла

Цель работы - изучение принципа действия, применения и основных характеристик датчиков Холла; исследование характеристик постоянных магнитных полей различных конфигураций.

2. 1. Объекты исследований

Постоянные магниты различной конфигурации (выбор объекта производится преподавателем).

2. 2.  Теоретические сведения

2. 2. 1. Магнитные свойства вещества

Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами атомов или элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов (в основном электронов). Спиновые поля электронов и магнитные поля, обусловленные их орбитальными движениями, и определяют широкий спектр магнитных свойств веществ. Вещества, у которых μ > 1 называются парамагнетиками. Вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, называются ферромагнетиками (μ > > 1). Магнитная проницаемость μ ферромагнетиков не является постоянной величиной; она сильно зависит от индукции B₀ внешнего поля. Типичная зависимость магнитной индукции от напряженность магнитного поля (кривая намагничивания) ферромагнетика приведена на рис. 2. 1.

Рис. 2. 1. Кривая намагничивания ферромагнетика

При уменьшении магнитной индукции внешнего поля до 0 ферромагнетики сохраняют некоторую остаточную намагниченность. Для размагничивания необходимо изменить направление внешнего магнитного поля на противоположное.

Ферромагнитные материалы делятся на две большие группы – на магнитомягкие и магнитожесткие материалы. Магнитожесткие материалы сохраняют в значительной мере свою намагниченность и после удаления их из магнитного поля. Магнитожесткие материалы используются в основном для изготовления постоянных магнитов.

2. 2. 2. Датчики Холла (ДХ)

Работа датчиков Холла основана на эффекте Холла (см. ЛР№1). При снижении концентрации носителей ЭДС Холла возрастает, поэтому в качестве материала для датчиков Холла предпочтительно использование таких полупроводников, как кремний и арсенид галлия, так как они обладают относительно невысокой концентрацией собственных носителей заряда. Напряжение Холла, создаваемого на пластине полупроводника (чувствительного элемента), как правило, требует усиления, поэтому датчики Холла, кроме чувствительного элемента, содержат схемы усиления в интегральном исполнении. Датчики также могут содержать схемы обработки сигналов и схемы компенсации нежелательных эффектов, например, тензоэффекта, влияющие на метрологические характеристики. Все эти схемы выполняются на одном кристалле и смонтированы в одном корпусе. Датчики Холла являются основой многих типов датчиков, таких как датчики линейного или углового перемещения, датчики магнитного поля, датчики тока, датчики расхода и др. Удобство бесконтактного срабатывания (полное отсутствие механического износа), низкая стоимость, простота использования делают их незаменимыми в приборостроении, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности.

Преимущества датчиков Холла: электрический сигнал на выходе, малые размеры, простота использования.

а

б

Рис. 2. 3. Эквивалентная схема и преобразовательная характеристика линейного датчика Холла

Датчики в зависимости от схем обработки сигнала и характеристики преобразования делятся на линейные и логические. В работе используется линейный ДХ (рис. 2. 3).

2. 3.  Оборудование и приборы для выполнения ЛР

В лабораторной работе используют измерительное устройство, содержащее:

Измерительный щуп с датчиком Холла или измерительный щуп с двумя датчиками Холла продольным и поперечным;

Блок питания;

Мультиметр для измерения выходного сигнала датчика;

Коммутационную коробку, служащую для электрического соединения перечисленных выше компонентов.

Измерительное устройство схематично изображено на рис. 2. 4.

Измерительные щупы с твердотельными полупроводнико­выми датчиками (преобразователями) Холла производства фир­мы Honeywell типа SS59Е биполярными, с аналоговым выходом. Характеристика преобразователей (микросхем) SS59Е приве­дена в табл. 2. 1.

Рис. 2. 4. Измерительное устройство: 1 – коммутационный блок; 2 – место установки разъема блока питания; 3 – клеммы выходного напряжения: 4 – переключатель датчиков; 5 – датчики Холла; 6, 7 – зонды с датчиками; 8 – разъем; 9 – кабель.

 

Таблица2. 1

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: