霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例

1、霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例1.霍尔元件的不等位电势差测定 0M I =(2在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线。 V /m VI s /mA图 1:不等位电势差与工作电流的关系曲线2.励磁电流一定,霍尔元件灵敏度测定(仪器公差取数字仪表显示数据末位的 5倍, 如霍尔工作电流示值误差:0.05S I m mA=;霍尔电压示值误差:0.05H V m mV=;励磁电流示值误差:0.005MI m A= 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表: H S V I -500M I mA =0.25 0.28 -0.23 0.22 -0.29 0.26 0.50 0.56 -0.44 0.

2、44 -0.56 0.50 0.75 0.85 -0.67 0.67 -0.85 0.76 1.00 1.12 -0.88 0.88 -1.12 1.00 1.25 1.41 -1.10 1.11 -1.41 1.26 1.50 1.69 -1.32 1.32 -1.68 1.50 1.751.97-1.541.54-1.961.752.00 2.25 -1.76 1.77 -2.24 2.01 2.25 2.54 -1.97 1.99 -2.52 2.26 2.50 2.82 -2.19 2.21 -2.80 2.51 2.75 3.10 -2.41 2.44 -3.08 2.76 3.00

3、 3.39 -2.63 2.66 -3.36 3.01 利用逐差法计算霍尔元件灵敏度及其不确定度(0.683p = 。H HH S S V V K I B I B =a 利用逐差法计算 H V 的平均值及不确定度估算 (该部分逐差法计算可用数据处理软件的逐差法进行计算 7182931041151261.750.261.49, 2.010.501.51, 2.260.761.50, 2.511.001.51,2.761.261.50, 3.011.501.51H H H H H H H H H H H H V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV -=-

4、=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= 1.50H V mV =某次测量的标准偏差:0.0082HV S mV=,平均值的标准偏差:0.0033HV S mV =肖维涅系数61.73n c c =, 1.730.00820.014186H n V c S mV *=*=根据肖维涅准则(坏值条件:*i HH H n V V c S -检验无坏值出现。 (注:如坏值超过两个 , 请说明后用作图法处理H V 不确定度估算:1.110.00330.0037HA vp V u t S mV=, (0.683p =0.041B pu mV = (0.683p = 0.041H V u mV = 0.0

5、410.0271.50H H V V Hu E V = b S I 的不确定度估算(该部分计算也可用数据处理软件的逐差法进行计算 1.50S I mA =0.029S p u k mA I= (0.683p = 0.0290.0191.50S S I I S u E I = (0.683p =c 磁感应强度 B 及其不确定度的计算螺线管参数:线圈匝数 N=1800匝,有效长度 2L =181mm ,等效半径 R =21mm18002181N n L =匝 /mm(01/21/2222201/21/2222201/222721/22232222410/18000.50020.02100.0905

6、6.08710M M Mu nI x L x L B R x L R x L u N I L L L R L R L u N I R L N A Am T -+- =- +- =- +=+=+= 0.0029M I p u k A= (0.683p =0.00290.00580.500M M I B I Mu E E I = (0.683p =d 霍尔元件灵敏度的计算31.50164/1.506.08710H H H S S V V mVK mV mA T mA T I B I B -= 100%100%3.4%H K E =0.0341646/H H K K H u E K mV mA T

7、=所以霍尔元件的灵敏度为:(1646/H K mV mA T =,(0.683p = 3.4%H K E =3.霍尔工作电流一定,励磁电流与霍尔电压关系测试 表三:霍尔电压与励磁电流关系测试数据表格 (H M V I - , 3.00 I mA =150 1.48 -0.33 0.32 -1.46 0.90 200 1.80 -0.63 0.64 -1.77 1.21 250 2.11 -0.93 0.95 -2.07 1.51 300 2.41 -1.24 1.26 -2.38 1.82 350 2.71 -1.55 1.56 -2.69 2.13 400 3.02 -1.87 1.87 -

8、3.00 2.44 450 3.32 -2.17 2.18 -3.31 2.74 500 3.62-2.492.49-3.613.05 用坐标纸绘制H M V I -关系曲线. 注:横坐标每格 10mA ,纵坐标每格 0.1mV 用图解法确定霍尔元件的灵敏度及不确定度(0.683p = 。H H S V K I B = 1/22200221/2220222HHH H M S M S SHM S R L V V V K I B I I u NI R L R L V I I u N+=+=a , H M V I 最佳值及不确定度的确定 在图上取两点 P 1(85,0.50,P2(491,3.002

9、149185406M M M I I I mA =-=-= 213.000.502.50H H H V V V mV =-=-=4.1M p u k mA I= (m 取横坐标最小刻度值的一半 4.10.010 406 M I Mu E I = 0.041HV pu k mA=(m取纵坐标最小刻度值的一半 b S I 不确定度的确定: 0.029Spu k mAI=0.0290.00973.00SSIISuEI=c HK 最佳值及不确定度的计算:H MV I-斜率为2.500.00616/406HMVk mV mAI=(1/2221/22272221181/20.6163.0043HHM SR LVKI I u NmV mA T-+=+= 2.1%HKE=2.1%1694/H HK K Hu E K mV mA T=(1694/HK mV mA T=,(0.683p =2.1%HE =4.实验结果(1励磁电流为零情况下,不等位电势差与霍尔元件工作电流为线性关系曲线,该曲线斜 率即为霍尔元件的不等位电阻;(2磁感应