CVM200霍尔效应测试系统使用说明书

1、一、概述本仪器系统由可换向永磁磁铁、SV12变温恒温器、控温仪、CVM200电输运性质测试仪、连接电缆和装在恒温器内冷指上的霍尔探头、标准样品组成。本仪器用于霍尔效应、载流子类型、载流子类型转变的演示和学生实验。也可焊脱恒温器内随机样品的引线，换上用户样品，用于科学研究；例如变温磁阻、超导、电阻温度特性、变温光电、变温磁光（需另购带光学窗口的尾套）等。具有用途广、造价低、使用方便等特点。为本仪器系统专门研制的CVM200电输运性质测试仪将恒流源、四位半微伏表及霍尔测量中复杂的切换继电器开关组装成一体，大大减化了实验的连线与操作。CVM200还可单独做四位半数显恒流源和微伏表使用。本系统选用的标

2、准样品，在低温下是典型的P型半导体，而在室温下又是典型的N型半导体，相应的测试磁场并不高，但霍尔电压高，降低了对系统仪表灵敏度、磁铁磁场的要求，降低了系统售价。二、主要技术指标本系统各部件均有独立的使用说明和详细的技术指标，此处只列出系统的主要技术指标：u 磁场：大于4500高斯 u 样品电流：2纳安200毫安u 测量电压：2微伏2000毫伏u 控温精度：可达±0.2/30分钟（与实验技巧有关）u 最小分辨率：/Ku 变温范围：80K320Ku 恒温器液氮容量：200毫升u 静态液氮保持时间：46小时（与预抽真空有关）三、系统的安装与连线用户收到货物后，经开箱检验无明显运输损伤后即可

3、开始安装调试。先将永磁铁放置在工作台上，再将恒温器插入永磁铁正中的孔中。图1是永磁铁的俯视结构示意图。实验时实验者可将可换向永磁铁的不锈钢座平放在工作台上，顶部长圆滑动孔横置在实验者左前方，转动中间黑色的磁体，使上面的商标面对实验者。此时磁场方向与商标垂直，N极在靠近实验者一边。将中间黑色的磁体转动180°即可使磁场反向。将恒温器在长圆滑动孔中向左滑动平移就可以将样品移到无磁场区域。将恒温器与控温仪及CVM-200用专用信号电缆连接，将CVM-200的电压表量程置于2000毫伏档，电流源置于2毫安档，插接上仪器电源线并打开电源供电。为防止漏电伤人，所用电源要有可靠的专用地线。供电后如

4、果控温仪的右下方加热红灯亮，或温度持续上升，请立即逆时针旋转设定温度旋纽，以调低设定温度。如果温度失控，请立即断电，并设法修理仪器。 如图2所示，用随机附带的三接头电缆将所有仪器连接起来。为了方便用户将来检查、维修，下列表1给出了19芯线插头的色标、用途及连接对象，图3给出了样品接线定义，表2给出了霍尔测量仪的开关选择与样品内的电流流向、电压方向与微伏表接法。 S 磁极 S N后支撑板 黑色方铁轭磁路 长圆滑动孔 中心孔 左支撑板 钕铁硼磁极 右支撑板图1、可换向永磁磁铁俯视结构示意图N S SSV-12变温恒温器 可换向永磁铁 控温仪 CVM-200表图1、变温霍尔效应仪系统接线示意图表1密

5、封19芯插头标号123456789颜色棕红橙黄兰绿浅兰灰白用途(样品号/极)1/N1/P1/C1/O1/M2/N2/P2/C2/O接到航空插头(芯/号)19/119/219/319/419/519/619/719/819/9密封19芯插头标号10111213141516171819颜色黑棕红橙黄兰绿浅兰灰白黑用途(样品号/极)2/M无无温度计I温度计V温度计V温度计I加热加热备用无接到航空插头(芯/号)19/107/17/27/37/47/67/7注：13、14、15、16接温度计Pt100，I表示电流输入正极，V表示电压输出正极，I表示电流输入负极，V表示电压输出负极。 M MNPN P C

6、 O Oa)范德堡法 b)标准样品法图3、霍尔测量的样品焊线定义表2电压选择电流流向电压VHI+=M I-=0 M0A=P B=N Vmo,pnVI+=M I-=0 M0A=N B=C Vmo,ncVMI+=M I-=P MPA=O B=N Vmp,onVNI+=M I-=N MNA=O B=P Vmn,opA为微伏表正端VHi，B为微伏表负端VLo四、样品本仪器中的两块样品均为范德堡法样品，其电阻率较低。u 1号样品（S1）：美国Lakeshore公司HGT-2100高灵敏霍尔探头，工作电流mA，室温下的灵敏度为 特斯拉/伏 u 2号样品（S2）：厚mm，最大电流五、仪器使用与实验方法1磁场

7、的标定： 系统中的S1为已在室温下标定过的霍尔探头，在室温下用开关选择样品S1，并使恒温器位于可换向永磁磁铁的中心，恒温器真空抽口垂直于标签面。开机后快速将恒流源输出调到 mA，此时CVM-200的微伏表伏读数即为磁场的特斯拉数。霍尔探头最大电流为10mA！2室温下的霍尔测量：将19芯电缆与恒温器连接好，样品开关选择标准样品S2，调整样品电流到50.00mA，开机预热半小时。测量时，将恒温器放置在磁场正中心，按下开关VH，测霍尔电压VH1，如果电压较小，改到200mV或20mV档；按电流换向开关，测VH2；将黑色的永磁磁体转180°后再测VH3；电流换向，测VH4；将恒温器水平左移，

8、使样品处的磁场为0，按VM开关，测VM1；按电流换向开关，测VM2。按VN开关，测VN1；按电流换向开关，测VN2。3变温测量：取出恒温器中心杆，注入液氮（依测量点的多少决定加液氮量），其余依SV-12低温恒温器使用说明书。如不想从80K低温测起，可先将控温设定在270K，再加液氮并及时插入中心杆，进行较高温度的控温实验。控温时顺时针转动中心杆至最低位置，再回旋约180°720°即可通过控温仪设定控温了。等温度控制稳定后，重复测量过程2，测得此温度点的各项霍尔参数。改变设定温度，测另一个温度点的霍尔参数。中心杆旋高则冷量增大，适于快速降温和较低温度的实验。控温精度与PID参

9、数有关，请适当调整中心杆高度，以提高不同温区的控温精度。4安全注意事项：（1）经常检查并保证仪器电接地正常。（2）湿手不能触及过冷表面、液氮漏斗，防止皮肤冻粘在深冷表面上，造成严重冻伤！灌液氮时应带厚棉手套。如果发生冻伤，请立即用大量自来水冲洗，并按烫伤处理伤口。（3）实验完毕，一定要拧松、提起中心杆，防止热膨胀胀坏恒温器。六、霍尔效应的实验数据处理1. 霍尔系数和载流子浓度：霍尔电压的方向与电流方向、磁场方面和载流子类型有关，具体详见教科书。本系统所提供的标准样品在室温下为n型载流子导电，在液氮温度为p型载流子导电。请于实验前用指南针确定电磁铁磁极性与电流方向的关系，供实验判断载流子类型用。

10、进行霍尔测量时，由于存在热电势、电阻压降等副效应，故要在不同电流方向和磁场方面下进行四次霍尔电压测量，得到四个值：VH1、VH2、VH3、VH4。最后，霍尔电压： （1）霍尔系数： （2）式中：VH是霍尔电压，单位为伏特；t是样品厚度，单位为米； I是通过样品的电流，单位为安培； B是磁通密度，单位为韦伯/米2； 霍尔系数的单位是：米3/ 库仑 对于单一载流子导电的情况：载流子浓度为： （3）2电阻率： 标准样品的电阻率：（4）其中：为电导电压（正反向电流后测得的平均值），单位为伏特；t是样品厚度，单位为米；w是样品宽度，单位为米；L是样品电位引线N和C之间的距离，单位为米；而I是通过样品的电

11、流，单位为安培。对范德堡样品：（5）其中：I为通过样品的电流（假设在测量过程中使用了同样的样品电流）f为形状因子，对对称的样品引线分布，3霍尔迁移率：霍尔迁移率： （6）对于混合导电的情况，按照上式计算出来的结果无明确的物理意义。它们既不代表电子的迁移率，也不代表空穴的迁移率。七、参考文献(1)(2) 傅德中（译）霍尔效应及有关现象。(3) 庄蔚华（译）IIIV族化合物半导体。SV12低温恒温器使用说明一、工作原理SV-12恒温器是利用稳态气泡原理（SVB）控温的低温恒温器。其主液池中装有液氮，通过调节锥形气塞间隙，改变气液界面的成核沸腾条件，使恒温块的漏热稳定在一定值上，再通过控温仪调节加热

12、电流就可以使样品在低温液体温度到室温（80300K，±0.1K）之间快速变温，并准确地平衡在设定温度上；通过减压控压，也可以达到更低温度。与其它控温方式相比，SVB恒温器具有温区宽、低温下控温方便、致冷剂消耗少、无机械振动、样品在真空中等优点。二、实验前的准备工作首次使用SV-12低温恒温器前，请检查包装外观有无存贮、运输所造成的明显机械损伤，拆除包装、支撑、固定材料（本恒温器真空室内尾部无样品架的运输支撑材料）。请先装好样品，将夹层真空抽至1Pa，并保持1小时，使低温吸附泵活化，充分放气。再按如下正常使用程序操作。 三、实验操作1、灌液氮前，认真检查，确保容器内无明显水迹。2、取出

13、中心杆，注满液氮，等15分钟，待容器冷透后再将液氮补满；插入用液氮预冷透的中心杆。液氮的有效高度11cm，有效容积0.2升，工作时间约46小时。3、顺时针转动中心杆至最低位置，再回旋约180°720°，即可通过控温仪设定并自动调整加热器电流来获得80360K之间的各种中间温度。中心杆旋高则冷量增大，适于较低温度的实验，需要快速降温时，可适当旋松或提起中心杆。控温精度不理想时，请适当调整中心杆高度。出厂试验控温精度达±0.1K。一般情况下，80360K宽温区范围内，只需调中心杆高低23次即可。如果实验人员不想从80K低温测起，可先将控温设定在270K，再加液氮并及时

14、插入中心杆，进行较高温度控温实验。4、实验完毕后，一定请将中心杆旋松！防止由于热膨胀系数不同，卡住聚四氟乙烯绝热塞，损坏恒温器的事发生。换装真空室冷指上的样品时，必须先用Pt电阻温度计检查，等样品回复室温后才可以从真空阀放气，取下尾部，更换样品。真空夹层不能长时间暴露在空气中，操作应尽快进行，然后用机械泵抽真空至1Pa，关闭真空阀，即可重复步骤14，进行新实验。四、引线真空室内引线由19芯插座引出，面向恒温块（冷指）上的样品时具体定义为： HGT-2100 S1： 标准样品 S2：图4 恒温块上的样品电极与引线焊接 I+ I- V+ V-Pt100铂电阻温度计（工作电流1mA） 13 16 1

15、4 15 加热器(允许最大电流0.5A)：17 180.3mm漆包锰铜线 测试引线： 12 ： 0.3 mm漆包锰铜线 312 ： 0.12 mm漆包锰铜线 19 ： 备用线TC202型控温仪使用说明一、概述TC202型控温仪是配低温科学实验专用软件、外围控制和输出电路的科学实验用台式智能低温温度控制器。其核心为大规模集成微处理器，可靠性高，测控精度高。其各项测控参数既可以从面板读出和设定，也可以通过RS232通信接口高速读出和设定。仪表与计算机之间的往来通讯都以ASC码实现，计算机用户能以高级语言编程控制。TC202型控温仪内置一个1 mA的恒流电源向电阻温度计供电，通过四引线法传回温度计电

16、压信号，经16位A/D转换，自校准，数字滤波，查内置分度表，修正计算后显示实测温度，经与设定温度比较后，实时PID运算，给出告警和控制信号，通过机内固态继电器位式短周期控制低压交流电压，再整流平滑滤波，控温仪输出多档直流加热电流，以适应不同的负载或低温实验中的热容巨变。TC202控温仪的测温误差小于0.05%F.S ±1个字；可对温漂、时漂进行自动补偿。测量的分辨力为1/60000；测量速率达20次/秒。对于同型号的温度计性能离散和使用过程中温度计特性的漂移，可在标定出偏差的基础上通过更改第4组状态参数，对显示值进行定点偏差和线性修正，以减小测量误差。用户还可以自行从面板输入新的偏差

17、数据表，进行20段折线插值，以计量单位标定给出的数据进行更准确的温度测控，或换用其它温度计（例如，Pt100铂电阻温度计和铑铁电阻温度计可共用一台控温仪）。一机多用！电 源： 190-240伏特，50 赫兹，单相交流 ，65瓦特加热功率输出：过零开断的位式调节；0- 24 伏特，最大 2 安培滤波直流输出。输出加热电流的交流纹波干扰小，有利于减少实验系统的噪声。最大输出功率分为四档，可由面板开关循环切换，以适应负载和实验条件的变化。尺 寸： 320 * 217 * 102（长*宽*高、毫米）；质 量： 3.8 公斤配用温度计：Pt100铂电阻或其它电阻型温度计测控温温区： K- 450 K温标

18、选择： 可从面板设定显示温标为摄氏度或开氏度。测温方法： 四引线电阻法二、接线本机后面板有220V电源线，0.5A保险管，四针温度计插座，五针输出和报警插座，九针RS232接口。温度计插座接线定义如下：1 1 mA输出电流正极； 2 温度计电压正极；3 温度计电压负极； 4 1 mA输出电流负极；五针输出和报警插座接线定义如下：1，2 0 24V直流，最大2A加热电流输出（ 最大输出功率选择开关在前面板）；3，5 超过设定温度上限时，断开加热/报警继电器触点（正常时，4接通3；超限时4与 3断开，无加热输出）；九针RS232接口定义如下：2 R× （接收）； 3 T× （发

19、送）； 5 G （地）；三、前面板及其操作前面板有电源开关和最大0、1%、15% 和100% 输出功率切换键可以在0，1%，15%，100%功率输出之间切换。输出为0时，功率指示灯灭。输出为1%，15%，100%时，对应功率指示灯亮。算法给出输出时输出指示灯亮；只有报警灯不亮，而输出功率切换键上方的指示灯和输出指示灯都亮时才有加热电压输出。第一显示窗大字显示为当前实测温度；右方下角的小字显示为控温设定温度；超上限和超下限温度时报警灯亮；用户可以从面板或软件方面改换使用温标，面板上相应的温标灯发光。下排五键从左至右依次功能为：设定键： 在测量状态下，按住2秒即进入设置状态，显示参数类型符号，此时

20、可以更改设置参数；再按住2秒，就进入下一组参数设置状态。左键： 在测量状态下，使设定温度闪动，以调整设定温度值；在参数设置状态下，可调出待修正的数值，向左移动待修改值位。MOD调整键： 在测量状态下，选择显示实测温度或交替显示OUT和加热电压百分数。在设置状态下，存入修改后的参数值，并顺序调出下一个参数。增、减键 ： 在测量状态或设置状态下增、减参数数值。仪表的参数按功能的不同分为6组。仪表的参数分为两类，第一类为告警设定值，全部在第1组参数内。第二类为组态参数，分别在第2到第6组内。第二类组态参数全部受密码控制，密码不符时既不能调出，也不能设置。第一类告警设定值由第5组组态参数中的oA1参数

21、选择是否受密码控制，当oA1选择为ON时，受密码控制，只能调出，但设置无效，当oA1选择为OFF时，不受密码控制。设置组态参数时，应已明确该参数的功能，避免因设置不适当而造成仪表工作不正常。密码的作用是防止闲散人员的误操作。本机密码为：01111注：仪表通电或1分钟以上无按键操作时，密码将自动被恢复为00000，控温仪参数锁定。第1组参数的设置：1、按住设定键2秒以上时间不松开，控温仪进入设置状态，仪表显示第1组（目标温度和报警）参数中的第1个参数目标温度AV。2、按左移键即可调出当前参数的原设定值，闪烁位为当前可修正位。通过按左键移动修改位，按增、减键，将参数修改为需要的值。3、按调整键存入

22、修改好的参数，并转到本组下一个参数。4、若为本组最后一个参数，则按调整键后将退出设置状态。第2组参数的设定：1、如要改变第2-6组参数，则在以上第1步显示AV时，继续按住设定键，直至显示OA。2、按左键进入修改状态，此时密码显示为00000，在左键、增、减键的配合下，将密码改为01111。3、按调整键存入修改好的密码，显示c-b，即进入折线功能选择。4、如不改变当前参数，继续按调整键即进入下一个参数选择。第3-6组参数的设定：1、完成第7步后，按住设定键 即可调出和进入第3组参数的设定。2、完成第3组参数设定，按住设定键 即可调出和进入第4组参数的设定。3、重复第10步，可调出和进入第5、6组

23、参数的设定。快捷键Ø 第1组参数中 为温度控制目标设定值，在测量状态下且PID自动控制时，在第二显示窗中显示该值。此时按左键，最低位开始闪烁，继续按左键可移动闪烁位，按上下键修改闪烁位数值，按左键直到无闪烁位时，此时显示值被存为新的温度控制目标设定值 。当使用此快捷键设定 值时，不能同时通过按 键进入参数设置状态，不能按 键切换显示输出百分比。Ø 在测量状态下，按 键，第二显示窗在 设定值和输出百分比之间切换。当参数 设为 时，可以进行手动控制输出。当显示输出百分比时，按上下键可以直接修改该值。四、参数说明第1组参数：控制目标温度值及告警值设定符号名称内容取值范围地址Av温

24、度设定目标值-199994500000HAH报警点设定值-199994500001HAL01报警方式05HHYA1报警点灵敏度0199990AHcYt报警延时0200FH注： Av温度控制目标值； AH 高温告警温度点设定值（实测温度高于此温度时，控温仪会关断对外的加热输出）。第2-4组参数：折线修正功能、显示选择和线性修正：19段（20点）折线修正：如果用户需要精确测温，请将温度计（最好连同控温仪和测量引线一同）送到国家法定温度计量检定单位进行标定。再将标定表用于对实验室仪表系统的校正。其具体的做法如下：先找一个用于模拟的标准信号源或器具，例如模拟Pt100铂电阻的高精度可调电阻箱，将实际四

25、引线测温线路接好，只是用电阻箱代替已标定好的Pt100铂电阻，调整电阻箱电阻到20.00欧姆，假如此时控温仪显示的该折线点的测量值（c1）是77.0K，但查标定表此折线点的标准值（b1） 应为77.15K；依次从小到大，选取关键折线点20个，得到其一一对应的测量值和标准值。20个折线点按c1、b1c7、b7，c8、b8c15、b15，c16、b16c20、b20，三批依次分组存入控温仪中。每批存完后按一下设定键，使系统进入下一组参数检查与调整状态。符号名称内容地址取值范围oA密码10H09999c-b折线功能选择11H注3c1第1折线点测量值12H-1999945000b1第1折线点标准值13

26、H-1999945000c2第2折线点测量值14H-1999945000b2第2折线点标准值15H-1999945000c3第3折线点测量值16H-1999945000b3第3折线点标准值17H-1999945000c4第4折线点测量值18H-1999945000b4第4折线点标准值19H-1999945000c5第5折线点测量值1AH-1999945000b5第5折线点标准值1BH-1999945000c6第6折线点测量值1CH-1999945000b6第6折线点标准值1DH-1999945000c7第7折线点测量值1EH-1999945000b7第7折线点标准值1FH-1999945000

27、c8第8折线点测量值20H-1999945000b8第8折线点标准值21H-1999945000c9第9折线点测量值22H-1999945000b9第9折线点标准值23H-1999945000c10第10折线点测量值24H-1999945000b10第10折线点标准值25H-1999945000c11第11折线点测量值26H-1999945000b11第11折线点标准值27H-1999945000c12第12折线点测量值28H-1999945000b12第12折线点标准值29H-1999945000c13第13折线点测量值2AH-1999945000b13第13折线点标准值2BH-199994

28、5000c14第14折线点测量值2CH-1999945000b14第14折线点标准值2DH-1999945000c15第15折线点测量值2EH-1999945000b15第15折线点标准值2FH-1999945000c16第16点折线测量值30H-1999945000b16第16点折线标准值31H-1999945000c17第17点折线测量值32H-1999945000b17第17点折线标准值33H-1999945000c18第18点折线测量值34H-1999945000b18第18点折线标准值35H-1999945000c19第19点折线测量值36H-1999945000b19第19点折线标

29、准值37H-1999945000c20第20点折线测量值38H-1999945000b20第20点折线标准值39H-1999945000incH输入信号选择3AH固定为Pt100in-d显示小数点位置选择3BHu-r量程下限（欧姆）3CHF-r量程上限（欧姆）3DHin-A零点修正3EH-1999945000Fi满度修正值3FH五、仪器的误差修正和测温温标通过测量过程得到的温度值，可能会由于温度计或仪表的各种原因而存在误差。除了以上介绍的19段折线修正功能外，对于接近线性的Pt100等温度计，还可以通过平移（零点）和线性（乘以一个线性修正系数）来有效地减小误差，提高系统的测量控制精度。修正公式

30、： T= Fi * t + (in-A)参数 : 零 点 修 正 : ( in-A) = Tl* (Th-TH)/(Th-Tl) 线性满度修正系数 : Fi = (TH-TL)/(Th-Tl) 修正后的显示值 : T 修 正 前 的 测 量 值: t步骤 修正前首先将 in-A 设置为0， Fi 设置为1.0000，使仪表处于未修正状态； 进行零点修正：选择一非常重要的已知低温固定点TL，将温度计放入该固定点内，等温度平衡以后，读取控温仪显示的测量值Tl； 进行满度修正：选择一非常重要的已知高温固定点TH，将温度计放入该固定点内，等温度平衡以后，读取控温仪显示的测量值Th ； 计算零 点 修

31、正 ( in-A) = Tl*(Th-TH)/(Th-Tl) 和线性满度修正系数 Fi = (TH-TL)/(Th-Tl) 将上面两参数输入第4组组态参数中。例1 Pt100输入。由于传感器和系统的误差，插入液氮中的Pt100在控温仪上显示值为80.00K（）,而 插入水的三相点瓶显示为272.0K（实为273.16K）则 设置为in-A = 80（272-273.16）/（272-80）= -0.48, Fi=（273.16-77.3）/（272-80）= 1.020。 仪表的显示值被修正到液氮点。77.3K到273.16K之间的所有测量结果都会被做相应的修正后显示。符号名称内容取值范围地址

32、Add仪表通信地址09940HBAud通信速率选择注241Hctd报警输出控制权选择注344HoA1报警设定密码选择0对应oFF,1对应on46HLi冷端补偿修正值0.00002.0000（取1）47HFLtr数字滤波时间常数12048Hbout故障代用值-199994500049HHL设定值显示选择选择温标4AHoP输出信号选择024DHbA-L变送输出下限4EHbA-H变送输出上限4FH注2： 0000为2400pbs 0001为4800 pbs 0002为9600 pbs注3： 0000为OFF，由仪表控制 0001为ON，由通讯控制数字滤波说明 温度计受其本身固有频率影响和外界振动的传

33、导，以及不可预料的干扰等原因，可能导致仪表的显示值不稳定。可视其波动的大小选择适当的滤波常数，使显示稳定。波动小时设置较小的滤波常数。波动大时设置较大的滤波常数。参数 FLtr 滤波时间常数第5组参数：通讯及其它Add仪表通讯地址设定 Baud仪表通讯速率选择改变选择后，需断电后重新上电，仪表按新选择的速率工作。Ctd告警输出控制权选择oA1第1组参数是否受密码控制选择： OFF时，第1组参数不受密码控制 ; ON时，第1组参数受密码控制温标选择：通过第5组参数中参数 设定显示温标。选择为摄氏度，选择 时为开尔文。此时面板上对应的温标指示灯点亮。传感器故障处理说明 利用仪表的传感器故障处理功能

34、，可以更有效地保证设备的安全运行以及防止因传感器故障而引起的非正常设备运行，例如连锁、停机等。仪表显示Boot值表示传感器出了故障。传感器故障是指出现下述几种情况： 热电阻或热电偶断路； 电压信号大于规定量程50%以上；参数 Boot 传感器故障时的代用测量值。当仪表判断传感器出故障时，以设置的 Boot 值作为告警、变送输出、控制等的输入值。六、PID控制第六组参数： PID控制参数及输出组态符号名称内容取值范围地址P比例带0.150Hi积分时间0000100051Hd微分时间0000100052HCP控制周期0.26秒53HSen手、自动输出方式选择 时可手动输出54Hd-r正反作用选择为

35、反，为正55HoUtL控制输出下限100.056HoUtH控制输出上限0.0100.057Hd-rPID控制正、反作用选择 选择pos表示正作用：温度高于设定值时才有电功率输出； 选择neg表示反作用：温度偏低时才输出加热功率。OutL输出限幅下限设定（对漏热很大的系统提供维持加热功率）Outh输出限幅上限设定（限制最大输出）Sen手动/自动控制输出选择。当该参数设置为 时，不能手动输出；当该参数设置为 时，允许手动控制输出。在科学实验中，通常需要把某些物理量（如温度、压力、流量、液位等）维持在指定的数值上。当这些物理量偏离所希望的给定值时，即产生偏差。PID控制仪根据测量信号与给定值的偏差进

36、行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从而输出某个适当的控制信号给执行机构，促使测量值恢复到给定值，达到自动控制的效果。比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系。仪表比例参数 P 设定值越大，控制的灵敏度越低，设定值越小，控制的灵敏度越高，例如仪表的比例参数 P设定为4%，表示测量值偏离给定值4%时，输出控制量变化100%。积分运算的目的是消除静差。只要偏差存在，积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动。积分时间是表示积分作用强度的单位。仪表设定的积分时间越短，积分作用越强。例如仪表的积分时间设定为240秒时，表示对固定的偏差，积分作用的输出量达到和比例作用相同的输出量需要240秒。比例作用和

37、积分作用是对控制结果的修正动作，响应较慢。微分作用是为了消除其缺点而补充的。微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正，对变化越快的变化给予越大的修正，使控制过程尽快回到原来的控制状态，微分时间是表示微分作用强度的单位，仪表设定的微分时间越长，则以微分作用进行的修正越强。位式PID控制 一般的PID控制是以连续的电流或电压输出到操作器对系统进行控制。位式PID控制则是按一定的周期，通过控制接点的通断对系统进行控制。在一个周期内，接点的接通和断开的时间长短反映控制量的大小，操作量为100%时，接点在整个周期内完全接通，操作量为0%时，接点在整个周期内完全断开。本机采用位式PID控制。P、I、D、

38、参数的经验设定值 常见系统的PID参数经验选择范围。（其中的P以百分比的形式给出） P ：13% I ：0秒200秒 D ：0秒50秒 温度控制有较大滞后时，常用微分。PID参数的再调整1）在一些情况下，控温回路有一点不稳定并且低度振荡，可试着做以下几件事。首先，比较积分时间与测量值的振荡周期。积分时间常数至少应与振荡周期时间相同。如果积分时间常数比振荡周期时间短，则必须增大到振荡周期时间。如果积分时间常数合适后回路仍然振荡，比例带必须增加以消除振荡。在某些具有传送滞后的回路中，如果有微分的作用，则会变得不稳定，例如，一个通过流动空气使冷量传送到负载的系统中。如果用上述方法调整积分时间和比例带

39、不能稳定系统，可试着降低或取消微分作用。2）根据用途，PID参数不满意时，可参考下述例子，对PID参数进行调整。对达到稳定值的时间长一些无问题，但不能产生超调时，要增大比例带P。如超调不成问题，但希望尽快达到稳定的控制状态时，应使比例带P缩小，但使比例带过分缩小，则容易产生振荡。七、通讯接口仪表能连接到所有的计算机并与之通讯，采用RS232或RS485传输标准。仪表与计算机之间的往来通讯都以ASC码实现，意味着计算机能以任何高级语言编程。仪表的命令集由数条指令组成，完成计算机从仪表读取测量值、告警状态、控制值、参数值，向仪表输出模拟量、数字量，以及对仪表的参数设置。与通过仪表面板设置参数一样，

40、通过计算机对仪表的参数设置，这些参数都能被存入仪表EEPROM存贮器，在掉电情况下也能保存这些参数。为避免通讯冲突，所有的操作均受计算机控制。当仪表不进行发送时，都处于侦听方式。计算机按规定地址向某一仪表发出一个命令，然后等待一段时间，等候仪表回答。如果没收到回答，则超时中止，将控制转回计算机。仪表的告警输出可以与仪表脱机，将控制权转给计算机，通过通讯接口进行控制。Ctd 数字量输出计算机控制选择 该参数为 off 时，告警输出由仪表控制。 该参数为 on时，告警输出由计算机控制，与仪表的测量值无关。PID控制命令及参数地址表命令 读测量值及告警状态：# AA 读仪表版本号及类型：# AA 9

41、9 读输出模拟量值（变送输出）：# AA 0001 读开关量输入状态：# AA 0002 读开关量输出状态（报警输出）：# AA 0003 读仪表参数的表达符号：AA BB 读仪表参数数值：$AA BB 设置仪表参数：% AA BB（data） 输出模拟量：& AA（data）输出开关量：& AABBDDCVM-200型霍尔效应仪使用说明书一、概述CVM-200型霍尔效应仪是由三个部分组合而成的仪器。u 第一部分 霍尔效应测量仪，它能容纳两块样品，既可测量标准样品，也能测量范德堡样品。u 第二部分 样品电流源，这是一个精度高、电流变化范围宽、输出阻抗高的高精度直流恒流源。它有六

42、个量程，分别为2A、20A、200A、2mA、20mA、200mA，输出电流从0.1nA到200mA，精度达0.05%。u 第三部分 直流数字微伏表，电压测量从1V到2000mV，分为20mV、200mV、2000mV三档量程，精度达0.05%。二、技术数据使用条件：u 环境温度：540u 环境相对湿度：80%以下u 供电电源：220±22V，50±1.5Hzu 无剧烈震动和机械冲击u 不应受强的电磁场干扰u 空气中不应含有足以腐蚀产品的灰尘和杂质u 通风条件良好主要技术指标：A. 恒流源的主要技术指标:u 电流的变化范围及精度：表1量程最大输出输出范围精度（1828）10

43、0mA±±(100A199.89mA)±(0.1%读数+100A)10mA±±(10A19.999mA)±(0.05%读数+10A)1mA±±(1A1.9999mA)±(0.05%读数+1A)100A±A±A)±(0.05%读数+100nA)10A±A±A)±(0.05%读数+10nA)1A±A±A)±(0.1%读数+3nA)u 最高输出电压：10Vu 输出阻抗：10u 输出电流的温度系数：小于50PPm/B. 微伏

44、表的主要技术指标：u 量程及测量范围：表2量程分辨率精度（1828）可测电压范围短路输入显示值±字20mV1V±(0.05%读数+3)1V19.999mV±2字200mV10V±(0.05%读数+1)10V199.99mV±1字2000mV100V±(0.05%读数+1)100V1999.9mV±1字*经过面板调零后。u 输入阻抗：20mV大于 50Mu 200mV 大于 100Mu 2000mV 大于 500Mu 最大允许输入电压和输入保护：本仪表最大输入电压2000mV，过载保护电压为20V，更高电压可能会引起仪表损坏。

45、u 温度系数：小于30PPm/ C霍尔效应测量仪的主要功能：l 能够容纳两块样品：样品和样品。设有样品选择键：开机时选择样品，同时样品灯S1亮；按一次时选择样品，同时样品灯S2亮，再按一次又回到样品灯S1亮。l 可以测量： 范德堡样品 或 标准样品(如下图6、7)图6 图7表3电压选择电流流向电压VHI+=M I-=0 M0A=N B=P Vmo,pnVI+=M I-=0 M0A=P B=C Vmo,ncVMI+=M I-=N MNA=O B=N Vmp,onVNI+=M I-=P MPA=O B=P Vmn,op当分别按下VH、V、VM、VN按键时，加电流的方向及端子如表3所示，待测电压如表

46、3所示端子。其中，A为微伏表正端VHi，B为微伏表负端VLo。三、工作原理与特点A 恒流源工作原理与特点：恒流源输出从0.1nA200mA直流电流，分为6档量程，为便于调节又分为两组，各组均设有粗细调旋钮。恒流源的稳定性取决于参考电压、高增益运算放大器、放大输出电流驱动电路以及合理闭环控制，能满足系统要求。其原理框图如图8所示。基准高增益放大器电流驱动电路输出电流电源 图 8电压基准高灵敏度低漂输入放大器41/2位双斜式A/D转换器量程控制开关译码器驱动器LED显示图 9B. 微伏表的工作原理与特点:微伏直流数字电压表的核心部分是一个双斜式41/2位A/D转换器，高灵敏度低漂移输入放大器则用以

47、提高仪表的测量灵敏度。其原理如图9所示。41/2位双斜式A/D转换器采用单片CMOS大规模集成电路，它具有自动极性转换与自动调零等功能，不仅体积小、功耗低且稳定可靠。高灵敏度、低漂移输入放大器采用单片CMOS斩波稳零式集成运算放大器等组合而成，不仅灵敏度高、功耗低而且能长期稳定可靠地工作，其零位漂移小于0.1V/。(该基准是一种新颖的精密稳压管，它具有功耗低、温度特性佳、长期漂移小等特点，从而赋予整机良好的长期稳定性。）C. 霍尔效应测量仪工作原理与特点：霍尔效应测量仪由琴键开关、继电器陈列、一组指示灯组成。继电器采用低电压驱动，接触电势低、导通电阻低的高灵敏度继电器能满足霍尔测量的要求。四、

48、使用说明A. 产品外形:本产品的前面板及后面板图如图10、图11 所示 图10 前面板图11 后面板B. 前面板与后面板上的零件、部件及其功能说明：l 前面板Ø 数码管显示:在前面板上方有二组数码管显示器，每组6个数码管，每个数码管显示一位数字。每组管中最左边首位是极性位，不显示正极性，显示“-”为负极性；左边第二位仅显示“0”或“1”；其余四位可显示09数字。一组数码管显示恒流源电流，单位分别指示A或mA；另一组显示待测电压，单位为mV。Ø 微伏表“量程选择”按钮组：微伏表按钮开关为三档互锁开关，与微伏表的三个量程相对应，分别为2000mV、200mV、20mV量程。另设

49、有一只调零电位器。面板还有2个输入端VH及VL，用于微伏表作其他测量用（此时样品插头必须拔去）。Ø 霍尔测量仪按钮组：一个按钮表示样品选择，当开机时，选择样品，同时样品灯S1亮；按下时，选择样品，同时样品灯S2亮。其余四个量程按钮分别为待测电压VH、V、VM、VN，这四个按钮同一时间只能按一个。如按VH按钮后，VH指示灯亮，微伏表上显示待测电压VH值，其余三个按钮类同。Ø 恒流源输出：恒流源输出从0.1nA200mA，设有6档量程键，一档电流正反向键（即换向开关），另设有二组粗调与细调调节电位器。面板上还有两个恒流源输出端子，分别为I+及I-，使用此两个端子时，样品插头必须

50、拔去。Ø 电源开关：在面板右下角设有一个电源开关，开关内有通断指示灯。Ø 微伏表的电压标准输入端VH及VL：在霍尔测量仪不进行四个待测电压测量时，该接线柱如下功能：ª 当两个输入端短路时，可进行微伏表“调零”；ª 将标准电压源接入，可进行微伏表的校准；ª 如果用户的测量系统尚有其他电压需要测量；ª 当不进行霍尔效应测量时（此时霍尔插座无连接），又可与恒流源的输出接线柱配合使用，进行其他测量。Ø 电流输出：本恒流源输出端，就霍尔测量本身而言，并无必要向外输出电流，加入这一输出端的目的是：在霍尔效应测量实验以外，用户可以利用恒流源和微伏表进行其它一些实验。这时，一个能向外输出电流，一个可以测量电压。l 后面板Ø 电源