大学物理实验系列-集成霍尔传感器与简谐振动讲义.ppt

集成霍尔传感器与简谐振动,物理实验中心,实 验 目 的,学习用静态伸长法测量弹簧的倔强系数。了解集成霍尔传感器的基本组成部分和工作原理。学会用开关型集成霍尔传感器测量弹簧振子的振动周期，并计算弹簧的倔强系数。,胡克定律:F=-Kx；其中，K 是弹簧的倔强系数。,弹簧简谐振动周期：,1.弹簧倔强系数的测量,实 验 原 理,其中,M 为弹簧的有效质量;M1为弹簧自由端上挂的物体的质量。,线性霍尔传感器内部结构示意图,2.集成霍尔传感器,它是霍尔效应与集成电路技术结合制成的一种磁敏传感器。根据输出信号的方式可分为线性型和开关型两种。（1）线性型霍尔传感器,集成开关型霍尔传感器内部结构框图,（2）开关型霍尔传感器,集成开关型霍尔传感器的工作特性曲线,霍尔开关的“开/关”的状态通过霍尔电压随外界磁感应强度的变化而变化实现翻转。,（2）开关型霍尔传感器,将集成开关型霍尔传感器固定，利用磁钢作简谐振动时，集成开关型霍尔传感器产生的电脉冲控制计数器计时，可实现对弹簧振子振动周期的测量。,3.集成开关型霍尔传感器测量周期的原理,实验内容及仪器介绍,1.用焦利秤测量弹簧的倔强系数,弹簧,砝码托盘,小反射镜,底座调节螺钉,游标卡尺,锁紧螺钉,小指针,砝码托盘,固定旋钮,固定架,1.调整底脚螺钉使实验装置铅直；2.调节砝码盘指针靠近游标尺上的反射镜；3.读数时使反射镜上的刻线和砝码盘指针及其像重合；4.加减砝码应保持砝码盘水平。,如 何 正 确 读 数,2.利用集成霍尔传感器特性测量架和实验仪观测集成霍尔传感器输出特性(1)测开关型集成霍尔传感器工作距离及和释放距离,霍尔开关型传感器,磁钢,集成霍尔传感器特性测量架,（2）用线性霍尔传感器测量霍尔开关的工作点和释放点的磁场,线性霍尔传感器,不加磁场时使线性型霍尔传感器输出为2.500V。将线性型霍尔传感器放在开关型霍尔传感器的工作距离 和释放距离上，测其输出电压U与磁感应强度B的关系为,其中,KH为线性霍尔传感器的灵敏度。,(3)用开关型霍尔传感器和实验仪测量振动周期,磁钢,砝码,霍尔开关型传感器,锁紧螺钉,集成霍尔传感器与间谐振动实验仪,要求：1.砝码下加一个小磁钢，测其振动周期。2.再加一个大磁钢，测其振动周期。,注意事项,1.正确安装游标尺，防止摔坏小反射镜；2.传感器正负极不能接错；3.集成霍尔传感器对磁极方向有要求；4.测周期时磁钢要正对霍尔传感器，拉弹簧时一定要竖直向下；5.振动开始后要一直监视霍尔传感器，避免计数器漏记；6.实验所用小零件较多，谨防丢失。,注意：实验所用的小零配件较多，谨防丢失。,砝码12个磁钢2个托盘、镊子、弹簧及弹簧套各1个实验前后仔细清点。,谢 谢,