霍尔实验报告 第1篇
学 生 实 验 报 告 书
实验课程名称 开 课 学 院 指导教师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级
200
-- 200 学年 第 学期
实验教学管理基本规范
实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节;实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。
1、 本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参
照执行或暂不执行。
2、 每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验
报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、 实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一
定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。
4、 学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，
在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。
5、 教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有
实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位(实验中心或实验室)保管存档。 6、 实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
实验课程名称：__通信原理_____________
霍尔实验报告 第2篇
实验内容:
1. 保持 不变，使Im从到变化测量VH.
可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即
+B， +I
VH=V1
—B， +
VH=-V2
—B， —I
VH=V3
+B， -I
VH=-V4
VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4
画出线形拟合直线图：
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A
B
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------
9 <
2.保持IS= ,测量Im—Vh关系
VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/4
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------
A
B
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------
9 <
基本满足线性要求。
2. 判断类型
经观察电流由A’向A流,B穿过向时电势上低下高所以载流子是正电荷空穴导电。
4.计算RH，n，σ，μ
线圈参数=5200GS/A;d=;b=;L=
取Im=;由线性拟合所得直线的斜率为(Ω)。
B=Im*5200GS/A=2340T;有 Ω。
若取d的单位为cm;
磁场单位GS;电位差单位V;电流单位A;电量单位C;代入数值,得RH =6762cm3/C。
n=1/RHe=。
=(S/m);
=(cm2/Vs)。
思考题：
1、若磁场不恰好与霍尔元件片底法线一致，对测量结果有何影响，如果用实验方法判断B与元件发现是否一致?
答：若磁场方向与法线不一致，载流子不但在上下方向受力，前后也受力(为洛仑兹力的两个分量);而我们把洛仑兹力上下方向的分量当作合的洛仑兹力来算，导致测得的Vh比真实值小。从而，RH偏小，n偏大;σ偏大;μ不受影响。
可测量前后两个面的电势差。若不为零，则磁场方向与法线不一致。
2、能否用霍尔元件片测量交变磁场?
答：不能，电荷交替在上下面积累，不会形成固定的电势差，所以不可能测量交变的磁场。
霍尔实验报告 第3篇
霍尔传感器测速
引 言
随着单片机的不断推陈出新，特别是高性价比的单片机的涌现，转速测量控制普遍采用了以单片机为核心的数字化、智能化的系统。本文介绍了一种由单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器进行测量的直流电机转速测量系统。
1 转速测量及控制的基本原理
转速测量原理
转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法（测频法）、T法（测周期法）和MPT法（频率周期法），该系统采用了M法（测频法）。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与电机的转速有以下关系：
式中：n为电机转速;P为电机转一圈的脉冲数;T为输出方波信号周期
根据式（1）即可计算出直流电机的转速。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的2个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小、无触点、动态特性好、使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。在这里选用美国史普拉格公司（SPRAGUE）生产的3000系列霍尔开关传感器3013，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器
和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单
转速控制原理
直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用C8051F060片内的D/A转换器DAC0的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速。在这里采用简单的比例调节器算法（简单的加一、减一法）。比例调节器的输出系统式为：
式中：Y为调节器的输出;e（t）为调节器的输人，一般为偏差值;Kp为比例系数。
从式（2）可以看出，调节器的输出Y与输入偏差值e（t）成正比。因此，只要偏差e（t）一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差e（t）有关外，主要取决于比例系数Kp，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大。反之，比例系数越小，调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的'惯性环节，Kp太大时将会引起自激振荡。对于扰动较大，惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，需采用调节规律比较复杂的PI（比例积分调节器）或PID（比例、积分、微分调节器）算法。
2 系统的硬件软件设计
硬件设计
本系统采用单片机C8051F060作为主控制器，使用霍尔传感器测量电机的转速，通过7079最终在LED上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整控制电机的转速，硬件组成由图1所示。
控制器C8051F060主要完成转速脉冲的采集、16为定时计数器计数定时、运算比较，片内集成的12位DAC0控制转速，并且通过7279显示接口芯片实现数码显示等多项功能。
系统采用外部晶振，系统时钟SYSCLK等于1843，T0定时1 ms，初始化时TH0=（-SYSCLK/1 000）》8;TL0=-SYSCLK/1 000。等待1 s到，输出转速脉冲个数N，计算电机转速值。将1 s内的转速值换算成1 min内的电机转速值，并在LED上输出测量结果。
软件设计
本系统采用C8051F060中的INT0中断对转速脉冲计数。定时器T1工作于外部事件计数方式对转速脉冲计数;T0工作于定时器方式均工作于方式1。每到1 s读一次计数值，此值即为脉冲信号的频率，根据式（1）可计算出电机的转速。由于直流电机的转速与施加工于电机两端的电压大小有关，故将实际测得的转速值与预设的转速值比较，若大于预设的转速值则减小DAC0的数值，若小于转速预设的转速值则增加DAC0的值调整电机的转速，直到转速值等于预设定的值，这样就实现了对电机转速的控制，主程序和T0中断流程图如图2、3所示。
霍尔实验报告 第4篇
一.实验目的
1. 认识霍尔效应，理解产生霍尔效应的机理。
2. 测绘霍尔元件的VH?IS、VH?IM曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件工作电流IS、磁
感应强度B及励磁电流IM之间的关系。
3. 学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统。
二.实验原理
1．霍尔效应法测量磁场原理
一块长方形金属薄片或者半导体薄片，若在某方向上通入电流IS,在其垂直方向上加一磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电位差VH，这个现象称为霍尔效应。VH称为霍尔电压。它们之间有如下关系：VH?RH
ISBd
上式中，RH称为霍尔系数，d是薄片的厚度。 霍尔电压的产生可以用洛仑兹力来解释。如图4-1所示，半导体块的厚度为d、宽度为b，各种物理量的方向如图上所示，则自由电子以平均速度v沿x轴负方向作定向运动，所受洛仑兹力为 FB?ev?B
在此力的作用下自由电子向板的侧端面聚集，同时在另一个侧端面上出现同样的正电荷。这样就形成了一个沿y方向的横向电场，使自由电子同时也受到电场力FE的作用，即：
FE?eE?eVH/b
最后在平衡状态下，有：FB=FE，即 evB=eVH/b，化简得到：VH=vBb （1） 设块体内的载流子浓度n，则电流IS与载流子平均速v的关系为：v?
ISdbne
（2）
将上式代入（1）得：VH?
ISBned
或者VH?K
ISB （3）
其中，KH为霍尔元件的灵敏度。单位是V/(A・T)。 2、 霍尔电压的VH测量方法(实验中的副效应)
在产生霍尔效应的同时，也伴随着各种副效应，所以实验测量的VH不是真实的霍尔电压值。因为测量霍尔电压的电极A和A?的位置难以做到在一个理想的等势面上，如图4-2所示：
图4-2 副效应
因此，当有电流流过样品时，即使不加磁场也会产生附加电压VO?ISR,其中R为A和A?的两个等势面之间的电阻，VO的符号只与电流的方向有关，与磁场的方向无关。可以通过改变IS和B的方向消除VO。除副效应VO外，还有热效应、热磁效应等，不过这些效应除个别外，均可以通过改变IS和B的方向消除。
对霍尔电压VH的处理。在规定了电流和磁场的正反方向后，分别测量由以下四组不同反方向的IS和B的组合的VH，即：
则： VH?
V1?V2?V3?V4
（4）
这种测量VH的方法称为“对称测量法”，求得的VH，虽然还存在个别无法消除的副效应，
但其引入的误差很小，可以忽略不计（详见附录分析）。
二.实验仪器使用说明
1. 仪器的组成
图4-3 仪器主机示意
本仪器由励磁恒流元IM、样品工作恒流元IS、数字电流表、数字电压表、霍尔效应实验装置等组成。仪器主机面板分布如图一所示。
主机面板分布说明： （1） IM恒流源
在面板的右侧，红黑接线柱分别表示该电源的输入和输出。右侧的数字表显示IM的电流值。单位：安培 （2） IS恒流源
在面板的中侧，红黑接线柱分别表示该电源的输入和输出。中间的数字表显示IS的电流值。单位：毫安 （3） VH输入
在面板的左侧，红黑接线柱分别为该VH测量输入端的正负极性。左侧的数字表显示VH的电压值。单位：毫伏
（4） “200mV”和“20mV”转换开关，此开关为量程转换开关。 2. 实验平台
（1）主机上的“VH输入”、“”和“”分别对应实验平台上的“霍尔电压”、“工作电压”和“励磁电流”。
注意：千万不要将IM和IS接错，否则IM电流将可能烧坏霍尔样品。
（2）仪器开机之前，先将“IS调节”和“IM调节”旋钮逆时针旋到底，使IS输出和IM输出均为最小。
霍尔元件
（3）仪器接通电源后，预热五分钟。将电压测量量程转换开关拨置“20mA”档，然后将 电压测量输入短路，调整调零电位器使电压指示为零。
（4）“IS调节”“ IM调节”两旋钮分别用来控制样品的工作电流和励磁电流的大小，其电流值随旋钮顺时针方向的转动而增加，调节精度分别为“10μA”和“1mA”。
（5）仪器关机之前，先将“IS调节”和“IM调节”旋钮逆时针旋到底，然后切断电源。
图4-4 测试平台
三.实验内容
1. 霍尔效应的输出特性测量
（1） 按图示连接好仪器。
（2） 调节霍尔效应元件探杆支架的X、Y方向的旋钮，慢慢的将霍尔效应元件移到励
磁线圈的中心位置。
（3） 测绘VH-IS曲线
取IM=，并在测量过程中保持不变。依次按照表4-1所列数据调节IS，测出相应的V1、V2、V3、V4值，记入表4-1并绘制VH-IS曲线。根据（3）式它们应该成正比。
表4-1 IM=
(4) 测绘VH-IM曲线
取IS＝，并在测试过程中保持不变。依次按照表4-2所列数据调节IM，测出相应的V1、V2、V3、V4值，记入表4-2并绘制VH-IM曲线。根据（3）式它们应该成正比。 表4-2 IS=
2. 测绘励磁线圈轴线上磁感应强度的分布
取IM=，IS=，并在测试过程中保持不变。以相距励磁线圈两端口等远的中心位置为坐标原点建立坐标（如下图所示），调节“Y方向调节螺丝”旋钮，改变霍尔元件的.位置y，对称的选取10个点，按对称法测出各相应位置的V1、V2、V3、V4，并计算VH及B的值。
绘制B-y曲线。
图4-5 励磁线圈上建立坐标
表4-3：励磁线圈y方向的磁感应强度
四.思考题
1．对称测量法能否完全消除副效应影响？你能想出更好的实验方法吗？ 2．霍尔元件通以交变电流时如何测量所产生的霍尔电压？ 3．如何根据霍尔电压的正负来判别半导体材料的导电类型？
附：霍尔效应的副效应及其消除（参照图4-2）
（1）电极位置不对称产生的电压降U0：在制备霍尔样品时，y方向的测量电极很难做到处于理想的等位面上，即使在未加磁场时，在AA?两电极间也存在一个由于不等位电势引起的欧姆压降U0，U0方向只与IS方向有关。
（2）爱廷豪森（Ettinghausen）效应：处于磁场中的霍尔元件通以电流时，由于载流子迁移速度的不同，它们在磁场中受到的洛仑兹力也不相同，速度大的受到的洛仑兹力大，绕大圆轨道运动；速度小的则绕小圆轨道运动。这样导致霍尔元件的一端较另一端具有较高的能量而形成温度梯度，从而形成温差电压UE。这就是爱廷豪森效应。UE的大小与I、B的乘积
成正比，随I、B的换向而改变正负极性。
（3）能斯托（Nernst）效应：霍尔元件电流引线端焊接点的接触电阻往往是不同的。当有电流通过时，两焊点之间产生温差，形成热扩散电流，于是在磁场的作用下，产生附加电压UN ，UN的正负取决于磁场B的方向。
（4）里纪-勒杜克（Righi-Ledue）效应：上述热扩散电流载流子的迁移速率是不相同的，在磁场的作用下产生类同于爱廷豪森效应的附加温差电动势URL ，这一效应称里纪-勒杜克效应，URL的方向只与B的方向有关。
上述4种副效应产生的附加电压叠加在霍尔电压上，形成测量中的系统误差来源，测量时应设法减小或消除。由于副效应引起的附加电压的正负与电流和磁场的方向有关，因此测量时通过改变电流和磁场的方向基本上可以消除这些附加误差的影响。具体可按下面4种组合方式测量霍尔元件上下两端的电压：
?B,?I?B,?I?B,?I?B,?I
U1?UH?UE?UN?URL?U0U2??UH?UE?UN?URL?U0U3?UH?UE?UN?URL?U0U4??UH?UE?UN?URL?U0
由上述4组测量结果可得：UH?（U1?U2?U3?U4）/4?UE
UE比UH小得多，可略去不计，于是霍尔电压为：UH?（U1?U2?U3?U4）/4
霍尔实验报告 第5篇
实验名称
要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成”验证---^v^;分析---。
实验日期和地点(年、月、日)
实验目的
目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。
实验原理
在此阐述实验相关的主要原理。
实验内容
这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程。
霍尔实验报告 第6篇
1. 在零磁场下，测量不等电位的值
表一. 在零磁场下，Is=0. 1mA时产生的不等电位V的值（填绝对值，单位为mV）
Is/mA
V(+Is)
V(-Is)
2. 保持励磁电流Im不变，改变工作电流Is，测量霍尔电压UH
表二. Im=，Is从增加到，记录对应的电压值(单位为mV)
Is/mA
V1(+Im、+Is)
V2(-Im、+Is)
V3(+Im、-Is)
V4(-Im、-Is)
查看全文
false