最新大学霍尔效应实验报告总结 霍尔效应实验报告(大全5篇)

时间:2023-10-08 作者:薇儿最新大学霍尔效应实验报告总结 霍尔效应实验报告(大全5篇)

“报告”使用范围很广,按照上级部署或工作计划,每完成一项任务,一般都要向上级写报告,反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想等,以取得上级领导部门的指导。那么,报告到底怎么写才合适呢?下面是小编为大家整理的报告范文,仅供参考,大家一起来看看吧。

大学霍尔效应实验报告总结篇一

只写主要操作步骤,不要照抄实习指导,要简明扼要。还应该画出实验流程图(实验装置的结构示意图),再配以相应的文字说明,这样既可以节省许多文字说明,又能使实验报告简明扼要,清楚明白。

实验结果

实验现象的描述,实验数据的处理等。原始资料应附在本次实验主要操作者的实验报告上,同组的合作者要复制原始资料。

对于实验结果的表述,一般有三种方法:

1.文字叙述:根据实验目的将原始资料系统化、条理化,用准确的专业术语客观地描述实验现象和结果,要有时间顺序以及各项指标在时间上的关系。

2.图表:用表格或坐标图的方式使实验结果突出、清晰,便于相互比较,尤其适合于分组较多,且各组观察指标一致的实验,使组间异同一目了然。每一图表应有表目和计量单位,应说明一定的中心问题。

3.曲线图

应用记录仪器描记出的曲线图,这些指标的变化趋势形象生动、直观明了。

在实验报告中,可任选其中一种或几种方法并用,以获得最佳效果。

讨论

根据相关的理论知识对所得到的实验结果进行解释和分析。如果所得到的实验结果和预期的结果一致,那么它可以验证什么理论?实验结果有什么意义?说明了什么问题?这些是实验报告应该讨论的。但是,不能用已知的理论或生活经验硬套在实验结果上;更不能由于所得到的实验结果与预期的'结果或理论不符而随意取舍甚至修改实验结果,这时应该分析其异常的可能原因。如果本次实验失败了,应找出失败的原因及以后实验应注意的事项。不要简单地复述课本上的理论而缺乏自己主动思考的内容。

另外,也可以写一些本次实验的心得以及提出一些问题或建议等。

结论

结论不是具体实验结果的再次罗列,也不是对今后研究的展望,而是针对这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结,是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断,要简练、准确、严谨、客观。

文档为doc格式

大学霍尔效应实验报告总结篇二

霍尔第一文库网传感器转速测量

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

1.1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。

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

1.2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

2.1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18432000,t0定时1ms,初始化时th0=(-sysclk/1000)》8;tl0=-sysclk/1000。等待1s到,输出转速脉冲个数n,计算电机转速值。将1s内的转速值换算成1min内的电机转速值,并在led上输出测量结果。

2.2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1s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。

大学霍尔效应实验报告总结篇三

二、实验目的:

1、了解霍尔效应产生原理;

4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误差。

三、仪器用具:yx-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)

四、实验原理:

1、霍尔效应现象及物理解释

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图1所示。

半导体样品,若在x方向通以电流,在z方向加磁场,则在y方向即样品a、a′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场,电场的指向取决于样品的导电类型。显然,当载流子所受的横向电场力时电荷不断聚积,电场不断加强,直到样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品a、a′间形成了稳定的电势差(霍尔电压)。

设为霍尔电场,是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为,厚度为,载流子浓度为,则有:

(1-1)

因为,,又根据,则

(1-2)

其中称为霍尔系数,是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出、以及知道和,可按下式计算:

(1-3)

(1-4)

为霍尔元件灵敏度。根据rh可进一步确定以下参数。

(1)由的符号(霍尔电压的正负)判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的和的方向(即测量中的+,+),若测得的0(即a′的电位低于a的电位),则样品属n型,反之为p型。

(2)由求载流子浓度,即。应该指出,这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。严格一点,考虑载流子的速度统计分布,需引入的修正因子(可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》)。

(3)结合电导率的测量,求载流子的迁移率。电导率与载流子浓度以及迁移率之间有如下关系:

(1-5)

2、霍尔效应中的副效应及其消除方法

上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多。产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应,使的测量产生系统误差,如图2所示。

(1)厄廷好森效应引起的电势差。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温差,产生温差电动势。可以证明。的正负与和的方向有关。

(2)能斯特效应引起的电势差。焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差。若只考虑接触电阻的'差异,则的方向仅与磁场的方向有关。

(3)里纪-勒杜克效应产生的电势差。上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温差电动势。的正负仅与的方向有关,而与的方向无关。

(4)不等电势效应引起的电势差。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场,3、4两点间也会出现电势差。的正负只与电流的方向有关,而与的方向无关。

综上所述,在确定的磁场和电流下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法,即改变和磁场的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流和磁场正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的和组合的电压。即:

,:

,:

,:

,:

然后求,,,的代数平均值得:

(1-6)

3、直螺线管中的磁场分布

1、以上分析可知,将通电的霍尔元件放置在磁场中,已知霍尔元件灵敏度,测量出和,就可以计算出所处磁场的磁感应强度。

(1-7)

2、直螺旋管离中点处的轴向磁感应强度理论公式:

(1-8)

式中,是磁介质的磁导率,为螺旋管的匝数,为通过螺旋管的电流,为螺旋管的长度,是螺旋管的内径,为离螺旋管中点的距离。

x=0时,螺旋管中点的磁感应强度

(1-9)

大学霍尔效应实验报告总结篇四

1.在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上,测量液晶光开关的电光特性曲线,并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。

2.测量驱动电压周期变化时,液晶光开关的时间响应曲线,并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。

3.测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度,了解液晶光开关的工作条件。

4.了解液晶光开关构成图像矩阵的方法,学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式,从而了解一般液晶显示器件的工作原理。

【实验仪器】

大学霍尔效应实验报告总结篇五

二、实验目的:

1、了解霍尔效应产生原理;

4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误差。

三、仪器用具:yx-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)

四、实验原理:

1、霍尔效应现象及物理解释

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图1所示。

半导体样品,若在x方向通以电流,在z方向加磁场,则在y方向即样品a、a′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场,电场的指向取决于样品的导电类型。显然,当载流子所受的横向电场力时电荷不断聚积,电场不断加强,直到样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品a、a′间形成了稳定的电势差(霍尔电压)。

设为霍尔电场,是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为,厚度为,载流子浓度为,则有:

(1-1)

因为,,又根据,则

(1-2)

其中称为霍尔系数,是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出、以及知道和,可按下式计算:

(1-3)

(1-4)

为霍尔元件灵敏度。根据rh可进一步确定以下参数。

(1)由的符号(霍尔电压的正负)判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的和的方向(即测量中的+,+),若测得的0(即a′的电位低于a的电位),则样品属n型,反之为p型。

(2)由求载流子浓度,即。应该指出,这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。严格一点,考虑载流子的速度统计分布,需引入的修正因子(可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》)。

(3)结合电导率的测量,求载流子的迁移率。电导率与载流子浓度以及迁移率之间有如下关系:

(1-5)

2、霍尔效应中的副效应及其消除方法

上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多。产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应,使的测量产生系统误差,如图2所示。

(1)厄廷好森效应引起的电势差。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温差,产生温差电动势。可以证明。的正负与和的方向有关。

(2)能斯特效应引起的电势差。焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差。若只考虑接触电阻的差异,则的方向仅与磁场的方向有关。

(3)里纪-勒杜克效应产生的电势差。上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温差电动势。的正负仅与的方向有关,而与的方向无关。

(4)不等电势效应引起的电势差。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场,3、4两点间也会出现电势差。的正负只与电流的方向有关,而与的方向无关。

综上所述,在确定的磁场和电流下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法,即改变和磁场的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流和磁场正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的和组合的电压。即:

,:

,:

,:

,:

然后求,,,的代数平均值得:

(1-6)

3、直螺线管中的磁场分布

1、以上分析可知,将通电的霍尔元件放置在磁场中,已知霍尔元件灵敏度,测量出和,就可以计算出所处磁场的磁感应强度。

(1-7)

2、直螺旋管离中点处的轴向磁感应强度理论公式:

(1-8)

式中,是磁介质的磁导率,为螺旋管的匝数,为通过螺旋管的电流,为螺旋管的长度,是螺旋管的内径,为离螺旋管中点的距离。

x=0时,螺旋管中点的磁感应强度

(1-9)

五、实验内容:

测量霍尔元件的、关系;

1、将测试仪的“调节”和“调节”旋钮均置零位(即逆时针旋到底),极性开关选择置“0”。

2、接通电源,电流表显示“0.000”。有时,调节电位器或调节电位器起点不为零,将出现电流表指示末位数不为零,亦属正常。电压表显示“0.0000”。

3、测定关系。取=900ma,保持不变;霍尔元件置于螺旋管中点(二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐)。顺时针转动“调节”旋钮,依次取值为1.00,2.00,…,10.00ma,将和极性开关选择置“+”和“-”改变与的极性,记录相应的电压表读数值,填入数据记录表1。

4、以为横坐标,为纵坐标作图,并对曲线作定性讨论。

5、测定关系。取=10ma,保持不变;霍尔元件置于螺旋管中点(二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐)。顺时针转动“调节”旋钮,依次取值为0,100,200,…,900ma,将和极性开关择置“+”和“-”改变与的极性,记录相应的电压表读数值,填入数据记录表2。

6、以为横坐标,为纵坐标作图,并对曲线作定性讨论。

测量长直螺旋管轴向磁感应强度

1、取=10ma,=900ma。

2、移动水平调节螺钉,使霍尔元件在直螺线管中的位置(水平移动游标尺上读出),先从14.00cm开始,最后到0cm点。改变和极性,记录相应的电压表读数值,填入数据记录表3,计算出直螺旋管轴向对应位置的磁感应强度。

3、以为横坐标,为纵坐标作图,并对曲线作定性讨论。

4、用公式(1-8)计算长直螺旋管中心的磁感应强度的理论值,并与长直螺旋管中心磁感应强度的测量值比较,用百分误差的形式表示测量结果。式中,其余参数详见仪器铭牌所示。

六、注意事项:

1、为了消除副效应的影响,实验中采用对称测量法,即改变和的方向。

2、霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错;霍尔元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清,否则会烧坏霍尔元件。

3、实验间隙要断开螺线管的励磁电流与霍尔元件的工作电流,即和的极性开关置0位。

4、霍耳元件及二维移动尺容易折断、变形,要注意保护,应注意避免挤压、碰撞等,不要用手触摸霍尔元件。

七、数据记录:kh=23.09,n=3150匝,l=280mm,r=13mm

表1关系(=900ma)

(mv)(mv)(mv)(mv)

1.000.28-0.270.31-0.300.29

2.000.59-0.580.63-0.640.61

3.000.89-0.870.95-0.960.90

4.001.20-1.161.27-1.291.23

5.001.49-1.461.59-1.611.54

6.001.80-1.771.90-1.931.85

7.002.11-2.072.22-2.252.17

8.002.41-2.382.65-2.542.47

9.002.68-2.692.84-2.872.77

10.002.99-3.003.17-3.193.09

表2关系(=10.00ma)

(mv)(mv)(mv)(mv)

0-0.100.080.14-0.160.12

1000.18-0.200.46-0.470.33

2000.52-0.540.80-0.790.66

3000.85-0.881.14-1.151.00

4001.20-1.221.48-1.491.35

5001.54-1.561.82-1.831.69

6001.88-1.892.17-2.162.02

7002.23-2.242.50-2.512.37

8002.56-2.582.84-2.852.71

9002.90-2.923.18-3.203.05

表3关系=10.00ma,=900ma

(mv)(mv)(mv)(mv)b×10-3t

00.54-0.56-0.73-0.742.88

0.50.95-0.991.17-1.184.64

1.01.55-1.581.80-1.757.23

2.02.332.37-2.88-2.5210.57

4.02.74-2.792.96-2.9412.30

6.02.88-2.923.09-3.0812.90

8.02.91-2.953.13-3.1113.10

10.02.92-2.963.13-3.1313.10

12.02.94-2.993.15-3.0613.20

14.02.96-2.993.16-3.1713.3

八、数据处理:(作图用坐标纸)

九、实验结果:

实验表明:霍尔电压与霍尔元件工作电流、直螺线管的励磁电流间成线性的关系。

长直螺旋管轴向磁感应强度:

b=uh/kh*is=1.33x10-2t

理论值比较误差为:e=5.3%

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