磁阻传感器与地磁场试验仪

实验十五用磁阻传感器分析和测定地磁场

【实验目的】1.了解磁阻传感器测量磁场的基本原理。

用磁阻传感器测定地磁场的方法。

3.了解地磁场的方向与强度。

【仪器和用具】测量地磁场装置如图一所示。

它主要包括底座、转轴，带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍兹线圈、地磁场测定仪控制主机(包括数字式电压表、5V 直流电源等)图一【实验原理】物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。

对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。

磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。

它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图二所示。

薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度和电流方向间的夹角，具有以下关系式θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ （1）其中、分别是电流平行于和垂直于时的电阻率。

当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。

同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。

磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。

传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，而非平衡电桥输出后接到一集成运算放大器上，将信号放大输出。

传感器内部结构如图三所示。

图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。

因而输出电压out U 可以用下式表示b out U R R U ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛∆= （2）铝合金带玻莫合金薄膜外加磁场电流θＩＭ外加磁场–+Vout偏置磁场R +△RR +△RR -△RR -△RVb图二磁阻传感器的构造示意图图三磁阻传感器内的惠斯通电桥对于一定的工作电压，如V U b 00.5=，HMC1021Z 磁阻传感器输出电压out U 与外界磁场的磁感应强度成正比关系，KB U U out +=0 （3）（3）式中，为传感器的灵敏度，为待测磁感应强度。

用磁阻传感器测量地磁场解读

实验三十七用磁阻传感器测量地磁场地磁场的数值比较小，约T 510-量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。

本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。

【实验目的】1. 掌握磁阻传感器的特性和定标方法。

2. 掌握地磁场的测量方法。

【实验原理】物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。

对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。

HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。

它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。

薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ (1)其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。

当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。

同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。

HMC1021Z 磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。

[精品]用磁阻传感器测量地磁场

[精品]用磁阻传感器测量地磁场地磁场是我们生活中重要的自然现象之一，它对于地球磁层的保护、导航、地质勘探等领域都有着广泛的应用。

在地磁场的测量中，传感器的使用显得尤为重要。

在传感器中，磁阻传感器被广泛应用，它具有灵敏度高、响应速度快等特点，基于这些特点，本文将介绍如何利用磁阻传感器测量地磁场。

一、磁阻传感器原理磁阻传感器是一种常见的磁性传感器，它利用磁阻效应来实现磁场的探测。

当磁场存在于传感器内部时，由于磁阻效应的作用，导致传感器输出电压发生变化，通过这种变化可以得到磁场的大小和方向信息。

二、地磁场测量原理地球磁场主要由两部分组成，一部分是由地球内部的自然磁场引起的，称为地球核磁场，另一部分是由外部太阳辐射引起的，称为地球外磁场，两部分磁场相加形成了地球磁场。

地球磁场可以用一个矢量来表示，即磁场强度、方向和地球磁北极的关系。

在地磁场测量中，主要是测量地磁场的磁场强度和方向。

三、测量方法(1)测量方向测量地磁场方向的一种方法是用磁针进行测量。

磁针是一种基于磁力作用原理的传统测量仪器，它可以通过自转调整方向，以指出地球磁场的方向。

但是，由于磁针受到外界环境干扰较大，使用起来不够精确。

另一种测量方法是通过三轴磁阻传感器测量磁场的三个分量，使用矢量运算得出地球磁场的方向。

三轴磁阻传感器一般包括三个独立的磁阻传感器，它们分别测量x、y、z轴方向上的磁场。

通过三轴磁阻传感器可得到磁场强度和方向信息。

(2)测量强度磁场强度的测量可以通过磁阻传感器输出电压的变化来实现。

当磁场强度变化时，磁阻传感器的电阻会发生相应变化，从而导致输出电压的变化。

通过将输出电压与一个标准磁场值的电压比较，可以得到所测量的磁场强度。

根据磁阻传感器的特性，可得到测量磁场强度的公式：B=V/R其中，B为磁场强度，V为磁阻传感器输出电压，R为磁阻传感器的电阻。

四、应用实例利用磁阻传感器测量地磁场可以应用于各种地磁场测量领域，如地球磁场探测、地球磁场导航、地球磁场勘探等。

磁阻传感器与磁场测量

北航基础物理实验研究性报告各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者： 13271138 卢杨第二作者： 13271127 刘士杰所在院系：化学与环境学院2015年5月27日星期三摘要物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。

磁场的测量可利用电磁感应，霍耳效应，磁阻效应等各种效应。

其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。

磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。

也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。

磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。

本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。

关键词：磁阻传感器；磁电转换；赫姆霍兹线圈；车辆检测；罗盘目录一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验仪器介绍 (6)四、实验内容 (8)1.测量前的准备工作 (8)2.磁阻传感器特性测量 (8)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (8)b.测量磁阻传感器的各向异性特性 (9)3.赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (9)a. 赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (9)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (11)4．地磁场测量 (12)五、实验数据及数据处理 (13)1.磁阻传感器特性测量 (13)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (13)b．测量磁阻传感器的各向异性特性 (14)2．赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (15)a．赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (15)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (16)3．地磁场测量 (17)六、误差分析与思考题 (17)1、误差分析 (17)2、思考题 (18)七、实验中注意事项及改进方法 (19)1、注意事项 (19)2、实验改进 (19)八、总结与收获 (20)九、原始数据照片 (20)一、实验目的1．熟悉和了解AMR的原理2．测量磁阻传感器的磁电转换特性和各向异性特性3．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布4．测量地磁场磁场强度，磁倾角，磁偏角二、实验原理各向异性磁阻传感器AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。

[实验报告]磁阻传感器和地磁场的测量

磁阻传感器和地磁场的测量实验目的掌握磁阻传感器的特性。

掌握地磁场的测量方法。

二.实验原理物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。

对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。

HMC1021Z型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电路集成芯片（二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场）。

它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图6-8-1所示。

薄膜的电阻率（）依赖于磁化强度M和电流丄方向2间的夹角=，具有以下关系式（）（// ）COS其中=、=分别是电流丄平行于M和垂直于M时的电阻率。

当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。

同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系），使磁阻传感器输出显示线性关系。

HMC1021Z磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。

传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。

传感器内部结构如图6-8-2所示，图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。

因而输出电压U out可以用下式表示_______________________________________________ 为R U outV bR对于一定的工作电压，如 V b 6.00V , HMC1021Z 磁阻传感器输出电压 U out 与外界磁场的磁感应强度成正比关系，U out U o KB上式中，K 为传感器的灵敏度，旦为待测磁感应强度。

磁阻传感器与地磁场实验

2．鲁绍曾、现代计量学概论。北京，中国计量出版社，1987：492-493
3．黄一菲、郑神、吴亮、陆申龙，玻莫合金磁阻传感器的特性研究和应用、物理实验。第22卷第4期，2002 ，4：45-48
4．Honeywell公司，固态传感器(磁阻传感器部分)说明书，2001
三．仪器外型
FD-HMC-2型磁阻传感器与地磁场实验仪
(以下实验讲义和实验结果由复旦大学物理实验教学中心提供)
一．简介
地磁场的数值比较小，约 T量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。
表5 不同位置及不同结构大楼地磁场水平分量测量结果
测量位置校园内操场空地物理楼三楼复旦科技园区2号楼五楼试制组
金属屏蔽情况水泥地面无金属 1959年建造
地顶为钢筋水泥，墙为泥砖 2000年建造
全钢筋水泥结构
测得地磁场水平分量
0.341×10 T
0.294×10 T
0.268×10 T磁倾角β 46.0
2．将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平(可用水准器指示)。水平旋转转盘，找到传感器输出电压最大方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量的方向。记录此时传感器输出电压后，再旋转转盘，记录传感器输出最小电压，由，求得当地地磁场水平分量。
3．将带有磁阻传感器的转盘平面调整为铅直，并使装置沿着地磁场磁感应强度水平分量方向放置，只是方向转900。转动调节转盘，分别记下传感器输出最大和最小时转盘指示值和水平面之间的夹角和，同时记录此最大读数和。由磁倾角计算的值。

磁阻传感器以及磁场测量

北航基础物理实验研究性报告各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者： 13271138 卢杨第二作者： 13271127 刘士杰所在院系：化学与环境学院2014年5月27日星期三摘要物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。

磁场的测量可利用电磁感应，霍耳效应，磁阻效应等各种效应。

其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。

磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。

也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。

磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。

本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。

关键词：磁阻传感器；磁电转换；赫姆霍兹线圈；车辆检测；罗盘目录一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验仪器介绍 (5)四、实验内容 (8)1.测量前的准备工作 (8)2.磁阻传感器特性测量 (8)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (8)b.测量磁阻传感器的各向异性特性 (9)3.赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (9)a. 赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (9)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (11)4．地磁场测量 (12)五、实验数据及数据处理 (13)1.磁阻传感器特性测量 (13)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (13)b．测量磁阻传感器的各向异性特性 (14)2．赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (15)a．赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (15)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (16)3．地磁场测量 (17)六、误差分析与思考题 (17)1、误差分析 (17)2、思考题 (18)七、实验中注意事项及改进方法 (19)1、注意事项 (19)2、实验改进 (19)八、总结与收获 (20)九、原始数据照片 (20)一、实验目的1．熟悉和了解AMR的原理2．测量磁阻传感器的磁电转换特性和各向异性特性3．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布4．测量地磁场磁场强度，磁倾角，磁偏角二、实验原理各向异性磁阻传感器AMR（Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。

磁阻传感器与地磁场测量实验报告

磁阻传感器与地磁场测量实验报告一、实验目的1、了解磁阻传感器的工作原理和特性。

2、掌握利用磁阻传感器测量地磁场的方法。

3、学会对实验数据进行处理和分析，得出地磁场的相关参数。

二、实验原理1、磁阻效应磁阻效应是指某些金属或半导体在磁场中电阻值发生变化的现象。

磁阻传感器就是利用磁阻效应来测量磁场的。

2、地磁场地磁场是地球周围存在的磁场，其强度和方向在不同的地理位置有所不同。

地磁场可以分解为水平分量和垂直分量。

3、测量原理通过将磁阻传感器放置在不同的方向，测量磁场在不同方向上的分量，然后利用三角函数关系计算出地磁场的大小和方向。

三、实验仪器1、磁阻传感器实验仪包括磁阻传感器、亥姆霍兹线圈、数字电压表等。

2、电脑及数据采集软件四、实验步骤1、仪器连接与调试将磁阻传感器与实验仪连接好，打开电源，预热一段时间，确保仪器正常工作。

2、测量地磁场水平分量（1）将磁阻传感器水平放置，旋转传感器，使数字电压表的示数最大，此时传感器的方向即为地磁场水平分量的方向。

（2）记录此时的电压值，根据仪器的标定系数，计算出地磁场水平分量的大小。

3、测量地磁场垂直分量（1）将磁阻传感器垂直放置，同样旋转传感器，使数字电压表的示数最大。

（2）记录电压值，计算出地磁场垂直分量的大小。

4、数据记录与处理将测量得到的数据记录下来，利用三角函数计算地磁场的大小和方向。

五、实验数据｜测量项目｜电压值（V）｜标定系数（V/T）｜磁场分量大小（T）｜｜｜｜｜｜｜地磁场水平分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜地磁场垂直分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜六、数据处理1、地磁场大小根据公式＄B ＝＼sqrt{B_{H}＾｛2} ＋ B_{V}＾｛2}｝＄，其中＄B_{H}＄为地磁场水平分量，＄B_{V}＄为地磁场垂直分量，计算地磁场的大小。

2、地磁场方向利用反正切函数＄＼theta ＝＼arctan\frac{B_{V}｝｛B_{H}｝＄计算地磁场的方向。

磁阻传感器与地磁场测量报告

磁阻传感器与地磁场测量报告磁阻传感器和地磁场测量是一种关于使用磁阻传感器测量地磁场的研究。

本研究旨在通过使用磁阻传感器测量地磁场来探究磁阻传感器在地磁场中的应用。

在本文中，我们首先介绍了磁阻传感器的构造和工作原理，然后介绍了地磁场的基础概念和测量方法。

最后，我们通过实验验证了磁阻传感器在地磁场中的应用。

磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，其由一个磁敏材料和一个电阻构成。

当外加磁场作用于磁敏材料时，材料的电阻值会发生变化。

这种变化可以被转换成输出电压或电流，从而被用来测量磁场强度。

在测量地磁场时，我们需要了解地磁场的基础概念。

地磁场是由地球内部的液态外核的运动产生的。

地磁场在地球表面形成了一个巨大的磁场，常被描述为一个从南极到北极的磁场线圈。

这种磁场可以被用来定位地球上任意一点的方向和位置。

为了测量地磁场，我们通常使用磁力计。

磁力计可以被用来测量磁场的强度和方向。

磁力计可以分为两种类型：主动型和被动型。

主动型磁力计依靠外部电源来产生磁场，而被动型磁力计则是使用磁阻传感器来测量地磁场。

在本研究中，我们使用磁阻传感器来测量地磁场。

我们将磁阻传感器安装在一个旋转支架上，并将其置于地球表面上。

当磁阻传感器的敏感部分指向地球磁北极时，输出的电压为最大值。

当磁阻传感器指向地球磁南极时，输出的电压为最小值。

通过旋转支架，我们可以测量不同方向的地磁场。

在实验中，我们还验证了磁阻传感器的线性响应性和灵敏度。

我们发现，磁阻传感器的响应是线性的，并且可以测量非常小的磁场强度。

此外，我们发现，磁阻传感器的输出信号还受到外部干扰的影响。

实用文库汇编之地磁场测定实验

实用文库汇编之地磁场的测量实验目的1．掌握坡莫合金磁阻传感器的定标2．测量地磁场水平分量和磁倾角的方法二、实验仪器FD-HMC-2型磁阻传感器与地磁场实验仪三、实验原理地磁场作为一种天然磁源，在军事、航空、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。

地磁场的数值比较小，约510-T 量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事，工业，医学，探矿等科研中也有着重要用途。

本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。

由于磁阻传感器体积小，灵敏度高，易安装，因而在弱磁测量方面有广泛应用前景。

物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。

对于铁，钴，镍及合金等磁性金属，当外加磁场平行与磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各相异性磁阻效应。

HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金（铁镍合金）制成一维磁阻微电路集成芯片（二维和三维磁阻传感器可以测量二维和三维磁场）。

它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。

薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系公式θρρρθρ2//cos )()(⊥⊥-+=其中//ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。

当沿着铁镍合金带长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会发生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。

同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系），使磁阻传感器输出显示线性关系。

地磁场的测量实验报告

地磁场的测量实验报告一、实验目的地磁场是地球的重要物理场之一，它对地球的生态、通信、导航等方面都有着重要的影响。

本次实验的目的是测量地磁场的水平分量和垂直分量，并了解地磁场的基本特性。

二、实验原理1、利用磁阻传感器测量地磁场的磁感应强度磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，当磁场作用于磁阻传感器时，其电阻值会发生变化。

通过测量电阻值的变化，可以计算出磁场的磁感应强度。

2、测量地磁场的水平分量和垂直分量将磁阻传感器水平放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的水平分量；将磁阻传感器垂直放置，测量得到的磁感应强度即为地磁场的垂直分量。

三、实验仪器1、磁阻传感器2、数据采集卡3、计算机4、电源四、实验步骤1、连接实验仪器将磁阻传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机连接，接通电源。

2、校准磁阻传感器在无磁场的环境中，对磁阻传感器进行校准，消除零漂和误差。

3、测量地磁场的水平分量将磁阻传感器水平放置，在计算机上记录测量数据。

4、测量地磁场的垂直分量将磁阻传感器垂直放置，在计算机上记录测量数据。

5、重复测量多次为了提高测量的准确性，对水平分量和垂直分量分别进行多次测量，并取平均值。

五、实验数据以下是多次测量得到的地磁场水平分量和垂直分量的数据：｜测量次数|水平分量（μT）｜垂直分量（μT）｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|平均值：水平分量：＿____μT垂直分量：＿____μT六、数据处理与分析1、计算地磁场的总磁感应强度根据勾股定理，地磁场的总磁感应强度 B 可以通过水平分量 Bx 和垂直分量 By 计算得到：B ＝√（Bx²＋ By²)2、计算地磁场的磁倾角磁倾角θ 可以通过垂直分量 By 和总磁感应强度 B 计算得到：θ ＝ arctan(By ／ Bx)3、分析测量结果的误差误差可能来源于仪器误差、环境干扰、测量次数等因素。

用磁阻传感器测量地磁场的实验报告

用磁阻传感器测量地磁场的实验报告一、引言地磁场是地球表面或附近空间的磁场，是由地球内部流动的液态外核形成的。

地磁场在地球物理学、地磁导航等领域具有重要作用。

而磁阻传感器是一种能够测量磁场强度变化的传感器，可以用于测量地磁场。

本实验旨在通过使用磁阻传感器，测量地磁场的变化，从而探究地磁场的性质及其变化规律。

二、实验目的1.使用磁阻传感器测量地磁场的变化；2.探究地磁场的性质及其变化规律；3.分析实验结果，加深对地磁场的理解。

三、实验原理地球磁场的方向是指向地磁极的，地磁场强度的大小和方向随着地理位置和时间的变化而变化。

磁阻传感器是一种能够测量磁场强度变化的传感器，其工作原理是基于霍尔效应。

当受到外部磁场的作用时，传感器内部产生霍尔电位差，从而输出相应的电压信号，通过对电压信号的测量，可以得到磁场强度的大小。

四、实验材料和装置1.磁阻传感器2.数字万用表3.磁铁4.实验记录表5.实验数据处理软件五、实验步骤1.将磁阻传感器连接至数字万用表，设置为电压测量模式；2.将磁阻传感器放置于地面上，记录下磁场强度的数值；3.在磁阻传感器周围移动磁铁，观察并记录磁场强度的变化；4.将实验数据输入至数据处理软件，进行数据分析；5.根据分析结果，得出地磁场的性质及其变化规律。

六、实验结果与分析通过实验数据的测量和分析，我们得到了地磁场强度随地理位置和外界磁场影响下的变化规律。

地磁场强度的变化不仅受地理位置的影响，还受到外部磁场的影响，因此在进行地磁场测量时需要考虑外部干扰的影响，并进行数据处理和校正。

七、结论与展望本实验通过磁阻传感器测量地磁场的变化，探究了地磁场的性质及其变化规律。

在实验过程中，我们也发现了一些问题和不确定因素，如外部磁场的影响等，需要进一步研究和改进。

通过本实验的学习，我们对地磁场有了更深入的理解，同时也为未来的地磁场研究和应用提供了一定的参考价值。

八、个人观点与理解地磁场是一个十分复杂的自然现象，其变化规律和影响因素需要进一步深入研究。

实验室中常用的测量地磁场的技术

实验室中常用的测量地磁场的技术地磁场是地球磁场在地表附近的表现，它对于地球科学、地磁导航和地质勘探等领域具有重要的意义。

为了测量和研究地磁场，实验室中常用多种技术来获取准确的地磁场数据。

本文将介绍几种常用的地磁场测量技术。

1. 磁力计测量技术磁力计是一种最常用的地磁场测量仪器。

它利用磁敏材料的磁滞效应来测量磁场的强度和方向。

磁力计一般由磁传感器和数据采集系统组成。

磁传感器可以是霍尔传感器、磁阻传感器或磁电阻传感器等。

这些传感器可以测量地磁场的矢量，包括磁场的强度和磁场的倾角。

数据采集系统将传感器测量到的磁场数据转化为数字信号，并进行数据处理和存储。

2. 试验线圈测量技术试验线圈是一种利用感应电动势来测量磁场的装置。

它由绕组和测量电路组成。

试验线圈中通以直流电流或交流电流，当地磁场穿过绕组时，感应出电动势。

测量电路可以测量电动势的大小，并根据安培定律计算出磁场的强度。

试验线圈常用于地磁场的测量和地磁勘探等领域。

3. 核磁共振测量技术核磁共振是一种通过核自旋共振来测量物质中原子核的性质的技术。

在地球科学研究中，核磁共振常用于测量岩石和矿物中的地磁场。

核磁共振测量技术利用特定核的共振频率和共振线宽来计算地磁场的强度和方向。

该技术需要高精度的磁场稳定系统和射频信号发生器等设备。

4. 环境磁场测量技术环境磁场测量技术是一种通过测量环境中的磁场变化来获取地磁场信息的方法。

这种技术常用于地磁环境监测和地磁勘探等应用。

环境磁场测量技术可以利用磁力计、磁传感器或磁阻传感器等设备来实时监测环境中的磁场强度和方向。

通过对环境磁场数据的分析和处理，可以获取地面以下不同深度的地磁场分布情况。

5. 磁力显微镜测量技术磁力显微镜是一种利用磁性探针来测量磁场的显微镜。

它通过探针与待测样品间的相互作用来获得磁场信息。

磁力显微镜可以实时观察样品表面的磁域分布和磁场强度的变化。

它在材料科学、纳米技术和生物医学等领域有着广泛的应用。

在实验室中，以上几种地磁场测量技术常常结合使用，以提高测量的准确度和可靠性。

地磁场测定实验

定标原理解释
电流正向时测得电压为: 电流反向时测得电压为:
U U 0 KBH KB// sin
U U 0 KBH KB// sin
两式相减即可抵销 U 0 ,地磁场影响。
地磁场水平分量B//
方法1:将传感器调至0度,记录当前数据;再转至180
度,记录当时数据.调节调零旋钮使0度和180度数据数值相等、符号相反。此时U 0 为零，转动传感器找到数值极大时即为地磁场水平分量。方法2:将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平。水平旋转转盘，找到传感器输出电压最大方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量 B//的方向。记录此时传感器输出电压U1后，再旋转转盘，记录传感器输出最小的电压U2。由|U1U2|/2=KB//，求得当地地磁场水平分量B//。
磁阻传感器输出电路
利用四个同样的磁阻传感器组成一电桥,由于磁阻传感器与地磁场夹角的不同,此电桥为不平衡电桥对于一定的工作电压：磁阻传感器输出电压与外界磁场的磁感应强度成正比关系
U U 0 KB
K为传感器的灵敏度，B为待测磁感应强度，U0为外加磁场为零时传感器的输出电压。
亥姆霍磁线圈的磁场与传感器定标
测量方法解释
0度时测得电压为
U0 U0 KB// sin
180度时测得电压为
U180 U0 KB// sin(180 )
sin 和 sin(180 ) 应该数值相等符号相反。方法一通过调零抵消 U 0 。方法二通过相减抵消 U 0 。
用磁阻传感器测量地磁场
实验内容： 1、测量地磁场实验仪的灵敏度（定标）； 2．测量当地地磁场水平分量、测定磁倾角

磁阻传感器与地磁场测量实验报告

磁阻传感器与地磁场测量实验报告实验报告：磁阻传感器与地磁场测量一、实验目的本实验旨在探究磁阻传感器在测量地磁场中的应用，了解磁阻传感器的原理、特点及使用方法。

二、实验器材1. 磁阻传感器 1个2. 电源 1个3. 数据采集仪 1个4. 计算机 1台5. 实验架 1个三、实验原理磁阻传感器是一种磁性材料薄膜附着在硅芯片表面的敏感元件，其敏感面积的大小取决于薄膜的厚度和直径。

当磁感应强度发生改变时，薄膜内磁感应强度的变化会引起电阻的变化，通过对电阻变化的测量，就可以得到外磁场的强度和方向。

地磁场是指地球磁场的分布和变化情况，其大小和方向存在着规律性变化。

在进行地磁场测量时，磁阻传感器可以通过测量地磁场的变化来得到地磁场的分布和变化情况，实现对地球磁场的研究。

四、实验步骤1. 搭建实验装置。

使用实验架将磁阻传感器固定在平面上，调整位置和方向以保证其与地面平行。

将电源和数据采集仪接入磁阻传感器。

2. 测量磁阻传感器的输出电压。

将电源接通后，使用数据采集仪对磁阻传感器的输出电压进行测量。

3. 更改磁场环境。

使用不同的磁体对磁阻传感器进行干扰，测量磁阻传感器的输出电压并记录。

4. 数据处理。

根据实验数据，计算出磁阻传感器测量的磁场大小，绘制磁场分布图。

五、实验结果与分析通过测量数据和处理结果可得到如下结论：1. 磁阻传感器可以准确地测量地磁场的变化情况。

在实验过程中，我们成功的用磁阻传感器测量了地磁场的强度和方向，并绘制出了磁场分布图。

2. 磁阻传感器的精度和灵敏度取决于其敏感层的材料和尺寸。

在实验过程中我们发现不同的磁阻传感器具有不同的敏感度和精度。

六、实验结论本实验成功的探究了磁阻传感器在测量地磁场中的应用，并了解了磁阻传感器的原理、特点及使用方法。

通过实验，我们认识到磁阻传感器在物理、地理等领域的广泛应用前景。

磁阻传感器与地磁场测量实验报告

磁阻传感器与地磁场测量实验报告磁阻传感器是一种能够感知磁场变化的传感器，广泛应用于导航、位置检测、智能手机等领域。

本实验旨在通过使用磁阻传感器，测量地磁场的变化，并对实验结果进行分析和讨论。

实验仪器与材料：1. Arduino开发板。

2. 磁阻传感器。

3. 电磁铁。

4. 电源。

5. 万用表。

6. 电磁铁控制模块。

实验步骤：1. 将磁阻传感器连接至Arduino开发板，并通过串口将数据传输至计算机。

2. 将电磁铁与电磁铁控制模块连接至电源，产生磁场。

3. 在实验室内不同位置，测量地磁场的强度，并记录数据。

4. 分析实验数据，得出结论。

实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了地磁场在不同位置的强度数据。

实验结果表明，地磁场的强度受到地理位置的影响较大，不同位置的地磁场强度存在一定的差异。

同时，我们还发现在电磁铁附近，地磁场的强度会发生显著的变化，这与电磁场的产生有关。

在实验过程中，我们还发现磁阻传感器对于地磁场的测量具有较高的灵敏度和稳定性，能够准确地感知地磁场的变化。

这为磁阻传感器在导航、位置检测等领域的应用提供了可靠的数据支持。

结论：通过本次实验，我们成功地利用磁阻传感器对地磁场进行了测量，并得出了地磁场在不同位置的强度分布规律。

实验结果表明，磁阻传感器在地磁场测量中具有较高的准确性和可靠性，为相关领域的应用提供了有力支持。

总结：本次实验不仅加深了我们对磁阻传感器原理的理解，还为我们提供了实际操作的机会。

通过实验，我们不仅学会了如何使用磁阻传感器进行地磁场测量，还对地磁场的特性有了更深入的了解。

相信这对我们今后的学习和科研工作具有一定的帮助。

磁阻传感器测地磁场实验的改进

第２９３年１０月
赤峰学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｆｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
公式（３）中，Ｕ — Ｋ分别为仪器的输出电压和灵敏度，Ｂ
为待测的磁感应强度，Ｕ。则是当无外加磁场时磁阻传感器的输出量．仪器的亥姆霍兹线圈是对称的，在轴线中心点附近较宽的区域内可以近似的认为是均匀磁场区，并且我们可以将两个线圈的公共轴中间位置的磁感应强度Ｂ表示为
仪测得的数据相比原有装置测得的数据提高了实验精度．改进的实验装置克服了由于震动和读数造成的人为误差．可以用来
进行矿产资源探测．地震中地球磁场的测定等
关键词：地磁场实验：磁阻传感器：改进
Ｕ￣＝Ｕ０＋ＫＢ（３）
这时，合金的电阻率就会迅速发生变化，其阻值也就跟着发生变化，我们依据阻值这一变化来确定地磁场的大小和方
向．在装置的硅片上还有两条铝制的辅助电流带，其中一条电流带的作用是置位与复位，另一条是使传感器输出呈现线性关系．该传感器实质上是一个非平衡式的惠斯登电桥，它是由四条铁镍合金磁电阻组成的，当外界存在磁场时，电就会
中图分类号：０４４１．５
１引言
文献标识码：Ａ

地磁场测量实验报告

一、实验目的1. 理解地磁场的基本概念及其测量方法。

2. 掌握使用磁阻传感器测量地磁场的原理和操作技巧。

3. 通过实验，验证地磁场在不同位置的分布情况，并分析其特点。

二、实验原理地磁场是指地球表面及其周围空间存在的磁场。

地磁场的强度和方向因地理位置、时间等因素而有所不同。

磁阻传感器是一种利用磁阻效应原理来测量磁场强度的传感器。

当磁阻传感器置于磁场中时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以计算出磁场的强度。

三、实验仪器1. 磁阻传感器2. 亥姆霍兹线圈3. 数字多用表4. 磁力计5. 移动平台6. 铝制样品7. 标准磁标四、实验步骤1. 搭建实验装置：将亥姆霍兹线圈放置在移动平台上，确保线圈轴线与地面平行。

将磁阻传感器固定在亥姆霍兹线圈上，使其感应面与线圈轴线垂直。

2. 产生磁场：通过亥姆霍兹线圈产生一个均匀的磁场。

调节亥姆霍兹线圈中的电流，使磁场强度达到预定值。

3. 测量磁场强度：使用数字多用表测量磁阻传感器的电阻值。

记录不同位置下的电阻值，并计算出相应的磁场强度。

4. 测量地磁场：将磁力计放置在待测位置，记录其读数。

重复测量多次，取平均值作为该位置的地磁场强度。

5. 数据分析：将测量得到的地磁场强度与磁力计读数进行对比，分析地磁场的分布特点。

五、实验结果与分析1. 磁场强度分布：通过实验，发现地磁场强度在亥姆霍兹线圈产生的磁场中呈现均匀分布。

在远离线圈的位置，地磁场强度逐渐减弱。

2. 地磁场特点：地磁场强度在不同地理位置、时间等因素的影响下存在差异。

通过实验，发现地磁场强度在南北方向上较为稳定，而在东西方向上存在一定程度的波动。

3. 误差分析：实验过程中，可能存在以下误差来源：a. 磁阻传感器精度：磁阻传感器的精度会影响测量结果的准确性。

b. 亥姆霍兹线圈磁场均匀性：亥姆霍兹线圈产生的磁场并非完全均匀，可能导致测量结果存在偏差。

c. 环境因素：温度、湿度等环境因素可能对磁阻传感器的性能产生影响。

[实验报告]磁阻传感器和地磁场的测量

上式中，为传感器的灵敏度，为待测磁感应强度。为外
令狐采学创作
令狐采学创作
加磁场为零时传感器的输出量。
由于亥姆霍兹线圈的特点是能在其轴线中心点附近产生较宽范围的均匀磁场区，所以常用作弱磁场的标准磁场。亥姆霍兹线圈公共轴线中心点位置的磁感应强度为：
上式中 N 为线圈匝数（500 匝）；亥姆霍兹线圈的平均半径
个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量的方向。记录此时
传感器输出电压后，再旋转转盘，记录传感器输出最小电压
，由
，求得当地地磁场水平分量。
3、将带有磁阻传感器的转盘平面调整为铅直，并使装置沿着
地磁场磁感应强度水平分量方向放置，只是方向转 900。转
动调节转盘，分别记下传感器输出最大和最小时转盘指示值和
首先测得了磁阻传感器灵敏度 K=49.1V/T，相关系数为
r=0.998，所以最小二乘法拟合获得了比较理想的结果。直接
测磁倾角测得 =45 。由，间接测得 =40 。与参考数
据 44 相比，相对误差分别为 1%，与 11% ，后者误差较大。
令狐采学创作
令狐采学创作
测得武汉大学物理学院 5 楼处地磁场水平强度为 0.305×104T，与参考数据 0.343×10-4T 相比，相对误差为 12% 。测得地磁场总强度为 0.409×10-4。六．误差分析由于在室内进行处理，周围的铁磁性物质及建筑物都会对地磁场造成影响。此外还有仪器误差，操作者所用的磁阻传感器接触不良，有时在同一个角度处两次测量会显示不同的值。
水平面之间的夹角和，同时记录此最大读数和。由磁
令狐采学创作
倾角 4、由
令狐采学创作
计算的值。，计算地磁场磁感应强度的值。并计算

磁阻传感器与地磁场实验仪

实验6—8 用磁阻传感器测量地磁场地磁场的数值比较小，约T 510-量级，但在直流磁场测量，特别是弱磁场测量中，往往需要知道其数值，并设法消除其影响，地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。

本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。

由于磁阻传感器体积小，灵敏度高、易安装，因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。

【实验目的】1. 掌握磁阻传感器的特性。

2. 掌握地磁场的测量方法。

【实验原理】物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。

对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。

HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。

它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图6-8-1所示。

薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ，具有以下关系式θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ (6-8-1)其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。

当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。

同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。