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磁敏元件转速测量实验--传感器实验

一、实验目的
了解半导体磁敏传感器的原理与应用。
二、实验仪器
磁敏传感器、转动源、应变传感器模块、±15V稳压电源、数显单元
三、实验原理
磁场中运动的载流子因受到劳伦兹力的作用而发生偏转。载流子运动方向的偏转起了加大电阻的作用。磁场越强，增大电阻的作用就越强。外加磁场使半导体（或导体）的电阻随磁场增大而增加的现象称为磁阻效应。
由于霍尔电场的作用抵消了劳伦兹力，使载流子恢复直线运动方向。但导体中导电的载流子运动速度各不相同，有的快，有的慢，形成一定分布，所以霍尔电场力和劳伦兹力在总的效果上使横向电流抵消掉。对个别载流子来说，只有具有某一特定速度的那些载流子真正按直线运动，比这一速度快或慢的载流子仍然会发生偏转，因此在霍尔电场存在的情况下，磁阻效应仍然存在，只是被大大的削弱了。为了获得大的磁阻效应，就要设法消除霍尔电场的影响。

（a）（b）（c）
图40-1 电子运动轨迹的偏移
如图40-1（a）L>>W的纵长方形片,由于电子的运动偏向一侧,必然产生霍尔效应，当霍尔电场施加的电场力和磁场对电子施加的劳伦兹力平衡时,电子的运动轨迹就不再偏移，所以片中段的电子运动方向与L平行，只有两端才有所偏移，这样，电子的运动路径增长并不多，电阻加大也不多.
图40-1（b）L<<W的横长方形片，其效果比前者明显。实验表明当B=1T时，电阻可增大10倍（因为来不及形成较大的霍尔电场）
图40-1（c）是按图40-1（b）的原理把多个横长方形片串联而成，片和片之间的金属导体包霍尔电压短路掉，使之不能形成电场，于是电子的运动总是偏转的，电阻增加的比较多。
本实验所采用的传感器是一钟N型的InSb半导体材料做成的磁阻器件。在其背面加了一偏置磁场，所以，当被检测铁磁性物质或磁钢经过其检测区域时，MR1和MR2处的磁场先后增大从而导致MR1和MR2的阻值先后增大，如在①、③两端加电压±Vcc，则②端输出一正弦波。为了克服其温度特性不好的缺陷，采用两个磁阻器件串联以抵消其温度影响。

图40-2
四、实验内容与步骤
1．将磁敏传感器安装在传感器支架上，使传感器探头底部距离转盘的距离约1~2mm左右（目测）。
2．将±15V直流稳压电源接入应变传感器实验模块，将Rw3调节到最小，短接差动放大器的两个输入端Ui，调节Rw4使Uo2输出为0（Uo2接直流电压表2V档）。

图40-3
3．按图40-3接线，磁阻传感器的三根引线红色接1，蓝色接2，黑色接3，MR1、MR2与R6、R7构成一个电桥，电桥输出接差动放大器输入Ui，调节Rw1，使模块输出Uo2输出为正，且最小（若输出最小值始终为负，可掉换MR1和MR2的位置）；输出Uo2接频率/转速表。
4．打开实验台电源开关，用不同的电源驱动转动源转动，记录不同驱动电压对应的转速，填入下表，同时可通过示波器观察光电传感器的输出波形。

驱动电压V(V)	4v	6v	8v	10v	12v	16v	20v	24v
转速n(rpm)

五、实验报告
根据实验所的的数据作转动源输入输出(V-rpm)曲线

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