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1、第三组传感器之磁效应PPT第1页，本讲稿共21页各类磁效应的实验举例各类磁效应的实验举例 电 流 磁 效 应 实 验奥斯特发现电流磁效应奥斯特发现电流磁效应第2页，本讲稿共21页磁阻效应磁 致 伸 缩 位 移 传器 感 磁致伸缩效应的应用第3页，本讲稿共21页定义：定义：o磁状态的变化引起其他各种性能磁状态的变化引起其他各种性能的变化的变化;反之反之,电、热、力、光、电、热、力、光、声等作用也引起磁性的变化，这声等作用也引起磁性的变化，这些变化统称为些变化统称为磁效应磁效应.第4页，本讲稿共21页研究磁效应的意义研究磁效应的意义：它提供了物质结构、物质内部各种相互作用以及由此引起的各种物理性能
2、相互联系的丰富信息 例如：磁光效应可用来探测磁性物质内磁性电子的跃迁及其能级。第5页，本讲稿共21页研究磁效应的意义研究磁效应的意义：磁电效应则反映传导：磁电效应则反映传导电电子子与导致宏观磁性的电子之与导致宏观磁性的电子之间的相互间的相互作用作用。磁效应在技术应用中已经或正在获得重要应用，为各种需要提供了性能优良的新器件、新材料和新手段。第6页，本讲稿共21页研究磁效应的重要研究磁效应的重要磁效应应用磁效应应用1：磁-力效应与磁声效应分别用于制造电声换能器及延迟线；2：磁光效应被用于观察磁化强度的分布，研制磁光器件及磁光存储器件；第7页，本讲稿共21页研究磁效应的重要研究磁效应的重要磁效应应
3、用磁效应应用3：顺磁盐或核磁的绝热退磁为获得超低温的有效手段；4：磁电阻效应则用于检测磁场而制成新型磁头及磁泡检测器。在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低膨胀系数材料则基于磁膨胀系数材料则基于磁-力效应及磁热效应力效应及磁热效应,均与磁致伸缩效应有关均与磁致伸缩效应有关。第8页，本讲稿共21页第9页，本讲稿共21页主要内容主要内容预备知识预备知识实验简介实验简介设计思路设计思路操作指南操作指南注意事项注意事项返回目录页返回目录页第10页，本讲稿共21页实验简介实验简介 霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔霍尔效应是一种磁电效应，是美国研究生霍尔187
4、91879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有具有对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和对磁场敏感、结构简单、体积小、输出电压变化大和使用寿命长使用寿命长等优点，因此，在检测、自动化、信息等优点，因此，在检测、自动化、信息处理等领域得到广泛的应用。处理等领域得到广泛的应用。通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理通过该实验可以了解霍尔效应的物理原理以及把物理原理应用到测量技术中的基本过程。原理应用到测量技术中的基本过程。第11页，本讲稿共
5、21页预备知识预备知识霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应霍尔效应霍尔效应第12页，本讲稿共21页霍尔效应霍尔效应 当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。势差（霍尔电压）。第13页，本讲稿共21页霍尔效应霍尔效应 霍尔电压霍尔电压U UH H与电流与电流I I和磁感应强度和磁感应强度B B及元件的厚度及元件的厚度d d的关系：的关系：式中式中RH为霍尔系数，它与载流
6、子浓度为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电量和载流子电量q的关系：的关系：若令霍尔灵敏度若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则，则第14页，本讲稿共21页霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应 在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压叠加的结果。叠加的结果。附加电压附加电压1.1.不等势电压不等势电压 Uo Uo （不等势效应（不等势效应 ）Is.R 第15页，本讲稿共21页 3.3.热磁效应直接引起的附加电压热磁效应直接引起的附加电压UN UN（能斯特效应）（能斯特效
7、应）4.热磁效应产生温差引起的附加电压热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪勒杜克效应（里纪勒杜克效应）霍尔元件中的附加效应霍尔元件中的附加效应 2.2.温差电效应引起的附加电压温差电效应引起的附加电压UE UE（厄廷好森效应）（厄廷好森效应）第16页，本讲稿共21页消除附加电压消除附加电压 为了减小附加效应对测量霍耳电压为了减小附加效应对测量霍耳电压U UH H的影响，我的影响，我们采用对称测量法，即将们采用对称测量法，即将I I和和B B正反两个方向组合正反两个方向组合出四种情况：出四种情况：U U1 1(+I,+B)(+I,+B)、U U2 2(+I,-B)(+I,-B)U U3 3(
8、-I,-B)(-I,-B)、U U4 4(-I,B)(-I,B)霍尔电压的测量结果为：霍尔电压的测量结果为：第17页，本讲稿共21页操作指南操作指南 实验装置实验装置 操作要点操作要点第18页，本讲稿共21页实验装置实验装置励磁线圈励磁线圈KH值值测量电路测量电路励磁电路励磁电路工作电路工作电路霍尔元件霍尔元件第19页，本讲稿共21页操作要点操作要点1.按装置连接电路，然后对Is,I m调零，此时UH应显示为零；2.测量UH Is关系（保持Im0.6A）;1.测量UH Im关系（保持Is3.00mA）;2.测量U值;3.5.确定样品的导电类型。第20页，本讲稿共21页注意事项注意事项1.Is,Im的正确调零；的正确调零；2.Is,Im的正确组合切换；的正确组合切换；3.读数应以小数点的正确位置；读数应以小数点的正确位置；4.采取开关切换次数最少的测法；采取开关切换次数最少的测法；5.B=K.Im,K为常数，记录在线圈上。为常数，记录在线圈上。第21页，本讲稿共21页