基于霍尔效应的微小位移测量系统的设计与研究#br#

doi:10．14139/j．cnki．cn22-1228．2026．05．005

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摘要利用霍尔效应进行微小位移测量具有结构简单、成本较低、环境适应性较强等优点。本文设计了一套基于气体膨胀驱动与霍尔效应检测的微小位移测量系统。系统通过加热密闭气体产生准等压膨胀，推动针筒活塞产生位移;将霍尔元件置于载流圆线圈产生的非均匀磁场中，其输出电压随位移变化，从而实现对位移的间接测量。霍尔传感器将磁场信号转换为电信号，经 AD7606 模数转换模块和STM32 单片机处理后，通 HC-05 蓝牙模块将数据传输至上位机。针对实际气体与理想气体的偏差，引入范德瓦尔斯方程对理论模型进行修正。实验结果表明，该系统可实现对毫米级微小位移的稳定测量，系统输出位移的最小读数间隔为 0．2 mm，在本实验条件下测得有效范围为 0～4．7 mm，相对不确定度为5．8%。该系统具有非接触、高灵敏度和响应快等特点，为微小位移测量提供了一种可行方案。

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	苏翌宸
	张旭东
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	张海鹍
	陈新莲

关键词: 霍尔效应微小位移范德瓦尔斯方程蓝牙传输非接触测量

Abstract: Precise micro-displacement measurement is a foundational technology in advanced manufacturing
and scientific research．This paper presents a high-precision measurement system driven by gas expansion and
detected via the Hall effect．The system generates displacement by heating a sealed gas chamber to trigger
quasi-isobaric expansion，which moves a syringe piston． A Hall element is positioned within a non-uniform
magnetic field produced by a current-carrying circular coil;its output voltage varies with the position，enabling
indirect displacement measurement． The data，processed by an AD7606 ADC module and an STM32
microcontroller，is transmitted to a host computer via an HC-05 Bluetooth module．To account for deviations
between real and ideal gases，the van der Waals equation is introduced to refine the theoretical model．The
experimental results indicate that the system can stably measure millimeter-scale small displacements． The
minimum output readout interval is 0．2 mm，and the measured displacement range is 0 ～ 4．7 mm under the
experimental conditions，with a relative uncertainty of 5．8%．

Key words: Hall Effect micro-displacement van der Waals equation Bluetooth transmission non-contact

发布日期: 2026-10-20

O 441．5

基金资助: 山东省本科教学改革重点项目(Z2022093，Z2024143);济南大学教学改革研究重大项目(JZD2401);济南大学教学改革
研究重点培育项目(JYP2201);济南大学教研项目(KCSZ2308);济南大学实验教学和教学实验室建设研究项目

引用本文:

苏翌宸 , 张旭东 , 高亦博 , 吴丽琴 , 刘雨晴 , 李萍, 张海鹍, 陈新莲 . 基于霍尔效应的微小位移测量系统的设计与研究#br#[J]. 大学物理实验, 2026, 39(5): 28-33.
SU Yichen , ZHANG Xudong , GAO Yibo , WU Liqin , LIU Yuqing , LI Ping, ZHANG Haiqun, CHEN Xinlian . Design and Ｒesearch of a Micro-displacement Measurement System Based on the Hall Effect#br#. Physical Experiment of College, 2026, 39(5): 28-33.

链接本文:

https://dawushiyan.jluct.edu.cn/CN/10．14139/j．cnki．cn22-1228．2026．05．005 或 https://dawushiyan.jluct.edu.cn/CN/Y2026/V39/I5/28

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