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1879年，埃德温·霍尔（Edwin Hall）发现了投入式液位计，此效应已广泛应用于测量中，尤其是在材料表征和传感中。仅通过表征新材料才能够发现新现象。这些发现包括量子投入式液位计。自旋投入式液位计和拓扑绝缘体[1]。投入式液位计还可以用作多个设备应用程序的平台。例如，它可用于汽车行业以感应电流。
材料表征
可以通过投入式液位计测量来确定材料的导电性能。线性磁场依赖性意味着载流子类型和载流子浓度n由公式1（a）确定。电导率σ XX = 1 / ρ XX，载流子迁移μ = σ XX / NE和纵向电阻率测量可以用等式1（b）中计算出。电流I R以及电压V xx和V xy可以通过霍尔棒的几何形状直接提取，如图1所示。
感测
一旦确定了材料的导电性能，就可以采用霍尔电压及其与垂直磁场分量成线性比例的关系，来构建灵敏而精que的磁场投入式液位计。在这种情况下，测得的电压与磁场之间的关系是成比例的，可以通过公式1（a）确定。
工业应用经常使用投入式液位投入式液位计，因为线性范围从零到众多特斯拉（T）的磁场。这样的应用包括霍尔探头，速度计，霍尔开关和电流投入式液位计。在许多此类应用中测量速度也很重要，但是背景噪声通常会导致信号位于另一个大信号之上，从而难以进行电子测量。
可能会发生系统性的测量错误，例如热失调，热漂移和背景噪声频谱中的不良成分，但交流测量技术可以帮助避免这些情况。
随着背景噪声随着频率f的降低下降到1/f，使用交流电技术可以达到更高的信噪比（SNR）。更高的SNR也可以实现更快的测量，而AC技术通常可以提高测量分辨率，因此可以实现更大的动态范围。
锁定放大器，可进行精que而快速的测量
即使背景噪声升高，锁相放大器也可以以可修改的带宽准确地测量低至几个nV的电压，这使其成为进行交流测量的理想工具。相敏检测用于相对于参考频率测量信号的幅度。除了参考频率和测量带宽之外的背景噪声外，背景噪声被忽略并且不会干扰测量。
经典的设置由霍尔棒的几何形状和两个Zurich Instruments MFLI，500 kHz锁定放大器组成，如图1所示。两个锁定放大器均用于测量横向霍尔电压V xy和纵向电压V xx和其中之一用于在限流电阻R L上提供电流。
假定电流恒定，因为所选的RL通常比电路中任何组合电阻大很多。高达几十Hz的频率用于表征材料，并且通过两个锁定放大器来协调测量频率和数据采样。
尽管在大多数情况下可以假定恒定电流，但在实验情况下，样品阻抗在测量过程中会急剧变化，因此需要仔细监控电流。带有电流检测输入的MFLI能够通过以与电压输入相同的频率记录电流来执行此类监视。参考文献[3]提供了有关锁相放大器及其功能的更多详细信息。
2DEG中的量子投入式液位计
当将二维电子气（2DEG）的电子置于磁场中时，投入式液位计显示出新的特征。被称为量子投入式液位计（QHE）的磁场的增加导致霍尔电阻率随着平台结构的形成而逐步变化，而纵向电阻率则降至零。
QHE和相关现象的实际使用
材料类型，散射和温度都与量子霍尔态的电阻分开。这意味着将2DEG材料用作电阻标准。以前仅在低温下观察到QHE，但在2007年石墨烯在20 T磁场下的测量结果表明，室温下的QHE [7]。这为开发新的电阻标准奠定了潜在的基础。发现拓扑绝缘子中的QHE缺少磁场后，甚至打开了更多的门。这些在受保护状态下导电的新材料有潜力用于快速电子学和量子计算[1]。
使用MFLI进行投入式液位计测量的优势
高灵敏度提取#小的信号
投入式液位计的测量很难检测到经常被噪声掩盖的小信号，因为通常的电阻通常约为100Ω或更小。当与大约20 nA的电流结合时，电阻对于V xx变为几µV的电压，对于V xy变为几百µV的电压。
前置放大器有助于通过放大和过滤宽带噪声来提高SNR。为了解决小的特征，至关重要的是要为整个磁场扫描留出空间。这意味着从两个电压测量中都需要MFLI输入的高动态范围。
有效抑制噪声以#大化SNR
在MFLI中，八阶滤波器可以抑制高达被测信号100万倍的噪声，从而提供了有效的噪声抑制能力，并实现了高SNR。它们可以提供足够的余量以#大化测量速度和准确性。
在低温下进行测量时，可用的#佳解决方案是MFLI，因为其输入具有#低的可用功耗[8]。在这些情况下，样品的电子温度会受到锁定输入噪声的影响，这也会增加总体噪声。
锁定的有效噪声抑制功能有助于加快测量速度，因为可以缩短滤波器时间常数，并且将整个特性测量时间缩短多达十倍。
高精度：专用电流感应
电流I - [R需要在场景中恒定电流I的假设待测量- [R是无效的，以保持精que的电阻测量，并防止向上的系统误差为10％。仅使用一个带有锁定功能的锁定放大器单元即可测量电流和霍尔电压。这样的好处是#小化设置复杂性和#大化测量保真度。
高效的工作流程：随附LabOne软件
LabOne是三畅仪表仪器公司（Zurich Instruments）的控制软件，专为高效的工作流程而设计，MFLI还随附了该软件。用户可以通过本能的操作员界面快速收到地衣结果。用户还可以通过提供的功能和工具来对收集的数据充满信心。一个示例是使用示波器直接在信号输入处记录数据，同时还利用绘图仪（频谱分析仪）在时域（频域）中可视化解调器输出。
当测量需要使用多个仪器时，可以使用多设备同步（MDS）功能。MDS保留所有同步仪器的参考时钟，并协调记录数据的时间戳。只需在LabOne操作员界面的一个会话中即可执行测量。
如果自动化是必需的，或者如果MFLI需要被整合到一个预先存在的测量，然后设置LabOne也为LabVIEW提供的API ®，MATLAB ®，Python和.NET和C.
结论
投入式液位计测量和SI单位重新定义的工业应用在研究中是普遍的。交流技术对大多数测量都有益。锁相放大器可以实现#佳的噪声抑制，以确保高精度和SNR。
三畅仪表仪器公司的MFLI锁相放大器的开发利用了#新的硬件和软件技术，将易于使用的优点与高性能数字信号处理相结合。
MFLI是可用于基本测量的#佳工具，用于在定义的频率以及更复杂的设置下检测霍尔电压，这需要使用多种仪器。它可以适应不断变化的需求，例如从DC到500 kHz的频率范围升级到DC到5 MHz的频率范围，或者增加了三个附加的解调器以同时分析电压和电流输入。
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