磁阻传感器以及磁场测量
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本实验旨在通过使用磁阻传感器测量地磁场的强度，从而了解磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性。
首先，我们需要理解磁阻传感器的基本原理。
磁阻传感器是一种利用磁阻效应测量磁场强度的传感器，它的工作原理是基于材料在外加磁场作用下磁阻发生变化的特性。
在外加磁场的作用下，磁阻传感器的磁阻值会发生变化，通过测量这种变化可以得到磁场的强度。
在实验中，我们首先搭建了一个简单的实验电路，将磁阻传感器连接到电压表上，并将磁阻传感器放置在地面上。
接着，我们对磁阻传感器进行校准，使其能够准确测量地磁场的强度。
在进行校准时，我们需要注意避免外界磁场的干扰，以确保测量结果的准确性。
随后，我们开始进行地磁场的测量。
在实验中，我们发现地磁场的强度并不是均匀的，而是存在一定的变化。
这种变化可能是由地球内部的地磁场和外部磁场的相互作用所导致的。
通过实验数据的分析，我们可以得出地磁场的强度在不同位置存在一定的差异，这为我们进一步研究地磁场的特性提供了重要的参考。
通过本次实验，我们深入了解了磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性。
磁阻传感器作为一种重要的传感器，在许多领域都有着广泛的应用，比如导航、地质勘探、磁力传动等。
而地磁场作为地球的重要特征之一，对于我们了解地球内部结构和地球物理现象具有重要意义。
因此，通过本次实验，我们不仅对磁阻传感器有了更深入的了解，同时也对地磁场有了更加全面的认识。
总的来说，本次实验取得了预期的效果，我们通过实际操作深入理解了磁阻传感器的工作原理和地磁场的特性，这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的意义。
希望通过今后的实验和研究，我们能够进一步深化对磁阻传感器和地磁场的认识，为相关领域的发展做出更大的贡献。
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 卢第二作者： 13271127 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。
[实验报告]磁阻传感器和地磁场的测量
![[实验报告]磁阻传感器和地磁场的测量](https://img.taocdn.com/s3/m/50981b7cbe1e650e52ea99d3.png)
磁阻传感器和地磁场的测量一． 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)(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 )()(⊥⊥-+=∥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。
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out U 可以用下式表示为b out V R U ⨯⎪⎫⎛∆=对于一定的工作电压，如V V b 00.6=，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上式中，K 为传感器的灵敏度，B 为待测磁感应强度。
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。
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。
各向异性磁阻传感器与磁场测量
图5-10-1磁阻电桥实验5-10 各向异性磁阻传感器与磁场测量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，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。
磁阻传感器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。
【实验目的】1． 了解AMR 的原理并对其特性进行实验研究。
2． 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布。
3． 测量地磁场。
【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。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
易磁化轴是指各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向，也就是无外界磁干扰时磁畴整齐排列方向。
铁磁材料的电阻与电流和磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R max 最大，电流与磁化方向垂直时电阻R min 最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：R = R min ＋(R max －R min )cos2θ （5-10-1）在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图5-10-1所示。
图5-10-1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
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与地磁场测量实验报告引言地磁场是地球上存在的一种自然磁场，它在地球的表面上呈现出一定的分布规律。
磁阻传感器是一种可以测量磁场强度的传感器，通过测量磁场对传感器内部电阻的影响来实现磁场测量。
本实验旨在通过使用磁阻传感器来测量地磁场的强度，并对实验结果进行分析和讨论。
实验方法实验使用的磁阻传感器是一种常见的磁敏传感器，它由磁敏电阻和信号调理电路组成。
实验中，我们将磁阻传感器固定在一个支架上，使其与地面平行。
然后，我们将传感器放置在不同的位置，记录下每个位置的磁场强度值。
为了减小外界磁场对实验结果的干扰，我们选择在没有大型金属物体附近进行实验，并且避免使用磁性材料。
实验结果通过实验，我们得到了一系列不同位置下的磁场强度值。
实验结果显示，磁场强度在不同位置下存在一定的差异。
在某些位置，磁场强度较高，而在其他位置，磁场强度较低。
这表明地磁场的分布并不均匀，存在一定的空间变化。
讨论与分析地磁场的分布受到地球内部的磁场产生机制和地表地质结构的影响。
地球内部的磁场产生主要是由于地球的自转和地核的涡电流所引起的。
而地表地质结构则会对地磁场的传播和分布产生影响。
例如，地下有大型矿床或岩石构造会改变地磁场的分布，使得某些地区的磁场强度较高。
在实验中，我们观察到磁场强度在不同位置下的变化，这可能是由于地表地质结构的不均匀性所引起的。
例如，在我们实验中的某些位置，可能存在地下矿床或其他地质构造，导致磁场强度较高。
而在其他位置，可能存在磁场较弱的区域。
这种空间变化可能与地球上的地质构造有关，需要进一步的研究来探究。
此外，实验中还需要考虑到其他可能的干扰因素。
例如，周围的电子设备、电源线以及人体本身都可能产生磁场干扰，影响实验结果的准确性。
因此，在进行磁场测量实验时，需要选择合适的实验环境，并采取措施来减小干扰。
结论通过使用磁阻传感器测量地磁场的强度，我们观察到了地磁场在不同位置下的变化。
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。
各向异性磁阻传感器与磁场测量
.实验5-10 各向异性磁阻传感器与磁场测量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，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。
磁阻传感器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。
MRAMRGMR），）），各向异性磁阻（，巨磁阻（磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（CMRAMR 的特性并利用它对磁场进行测量。
庞磁阻（）等阶段。
本实验研究【实验目的】1AMR 的原理并对其特性进行实验研究。
．了解2 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布。
．3 测量地磁场。
．【实验原理】AMRAnisotropic （传感器各向异性磁阻Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，金（形成易磁化轴方向。
易磁化轴是指各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向，也就是无外界磁干扰时磁畴整齐排列方向。
铁磁材料的电阻与电流和磁化方向的夹角有R最大，电流与关，电流与磁化方向平行时电阻max Rθ电流与磁化方向成磁化方向垂直时电阻最小，min角时，电阻可表示为：－R)cos2θR = R(R5-10-1 ）（＋minminmax 在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对图5-10-1磁阻电桥4个相同的磁阻元件构成惠斯通电输出的影响，由5-10-15-10-1电桥，结构如图中，易磁化轴方向与所示。
图4545当沿与易磁化轴垂直的度偏置磁场，采用理论分析与实践表明，度。
流方向的夹角为方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
电桥的无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行时，磁化方向即易磁化轴方向，29-14所示方向的磁场时，合个桥臂电阻阻值相同，输出为零。
磁阻传感器与地磁场测量
※ 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直流电 桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将 信号放大V
对于一定的工作电压，如U=5.00V，HMC1021Z 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 out U 0 KB 式中，K为传感器的灵敏度，B为外界磁场的 磁感应强度，U0为外加磁场为零时传感器的输出 量。用一个标准磁场对传感器进行定标，获得输 出灵敏度K后，即可通过传感器的输出测量磁场强 度。
• 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的应用前景。
预习要点
1.什么是磁阻效应？ 2.磁阻传感器的结构原理及输出特性？ 3.了解地磁场的知识？ 4. 如何用亥姆霍兹线圈其轴线中心点附近产 生的均匀磁场作弱磁场的标准磁场，给磁 阻传感器定标？
β α
x
B∥
y
B⊥
B
z
描述空间某一点地磁场的强度和方向，需要 3 个独立的地磁要素。测量地磁场的这三个参量， 就可确定某一地点地磁场B矢量的方向和大小。
x
水平分量B∥：地磁场矢量B在
水平面上的投影。
β
α
B∥
y
磁倾角β：地磁场强度矢量B
与水平面(即图6中的O-XY平面) 之间的夹角。
B⊥
B
z
磁偏角α：地球表面任一点的地磁场矢量所在
如图所示的长方形半导体薄片 （N型）处于图示方向的磁场中，设 CD方向通有直流电流，半导体内的 载流子将受到洛仑兹力的作用而发 生偏转，在A、B两端产生电荷积聚， 因而产生霍尔电场。 如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑 兹力作用刚好抵消，那么小于或等于该速度的载流 子将发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子 数目将减少，使CD方向的电阻增大，表现横向磁阻 效应。
研究性实验报告——各向异性磁阻传感器与磁场测量
研究性实验报告——各向异性磁阻传感器与磁场测量基础物理学研究性实验报告题目：各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者：11111111第二作者：22222222学院：航空科学与工程学院专业：飞行器设计与工程班级：1105192013年5月14日目录摘要........................................................................................................................ . (1)关键词........................................................................................................................ (1)一、实验要求 (1)二、实验原三、实验仪器介绍 (2)四、实验内容 (4)1、测量前的准备工作 (4)2、磁阻传感器特性测量 (5)3、测量磁阻传感器的各向异性特性 (6)4、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (7)5、地磁场测量 (10)五、思考题 (10)六、误差分析 (11)七、AMR传感器的应用举例 (11)八、实验感参考文献 (12)附录——原始实验数据(影印版) (13)北京航空航天大学研究性实验报告各向异性磁阻传感器与磁场测量摘要：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。
磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量。
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，广泛用于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：AMR，磁阻效应，电磁转换，磁场测量一、实验要求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（AnisotropicMagneto-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。
各向异性磁阻传感器与磁场测量
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，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。 磁阻传感器也可通过磁场变 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。
补偿(OFFSET)电流调节旋钮调节补 偿电流的方向和大小。电流切换按钮使 电流表显示赫姆霍兹线圈电流或补偿电 流。
传感器采集到的信号经放大后，由 电压表指示电压值。放大器校正旋钮在 标准磁场中校准放大器放大倍数。复位
(R/S)按钮每按下一次，向复位端输入 一次复位脉冲电流，仅在需要时使用。
【实验内容】
(6)调节放大器校准旋钮，使输出电压为1.500伏。
2.磁阻传感器特性测量
(1)测量磁阻传感器的磁电转换特性
1按表1数据将赫姆霍兹线圈电流从300mA逐步调小至0mA，记录相应的输出电压
值。
2切换电流换向开关(赫姆霍兹线圈电流反向，磁场及输出电压也将反向)，按复位按
键。逐步调大反向电流，记录反向输出电压值。
向呈不同的角度后锁紧，记录输出电压数据于表2中。
3.赫姆霍兹线圈的磁场分布测量
(1)赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量(线圈电流200mA)
调节传感器磁敏感方向与赫姆霍兹线圈轴线一致，位置调节至赫姆霍兹线圈中心
(x= 0,y= 0)，根据表3观测并记录数据(注意测量过程中保证y= 0)
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。
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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（Ni
80 Fe
20
）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
铁磁
材料的电阻与电流和磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R
max
最大，电流与
磁化方向垂直时电阻R
min
最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：
R = R
min ＋(R
max
－R
min
)cos2θ
在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图1所示。
图1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实验表明，采用45度偏置磁场，当沿与易
磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大
时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行
时，磁化方向即易磁化轴方向，电桥的4个桥臂电阻
阻值相同，输出为零。
当在磁敏感方向施加如图1所
示方向的磁场时，合成磁化方向将在易磁化方向的基
础上逆时针旋转。
结果使左上和右下桥臂电流与磁化
方向的夹角增大，电阻减小ΔR；右上与左下桥臂电
流与磁化方向的夹角减小，电阻增大ΔR。
通过对电
桥的分析可知，此时输出电压可表示为：
U＝V
b
×ΔR/R （1）
式中V
b
为电桥工作电压，R为桥臂电阻，ΔR/R为磁阻阻值的相对变化率，与外加磁场强度成正比，故AMR磁阻传感器输出电压与磁场强度成正比，可利用磁阻传感器测量磁场。
商品磁阻传感器已制成集成电路，除图1所示的电源输入端和信号输出端外，还有复位/反向置位端、补偿端两个功能性输入端口，以确保磁阻传感器的正常工作。
复位/反向置位端的作用是：当AMR置于超过其线性工作范围的磁场中时，磁干扰可能导致磁畴排列紊乱，改变传感器的输出特性。
此时按下复位/反向置位端，通过内部电路沿易磁化轴方向产生强磁场，使磁畴重新沿易磁化轴方向整齐排列，恢复传感器的使用特性。
补偿端的作用是：当4个桥臂电阻不严格相等，或是外界磁场干扰，使得被测磁场为零而输出电压不为零时，此时可调节补偿电流，通过内部电路在磁敏感方向产生磁场，用人为的磁场偏置补偿传感器的偏离。
三、实验仪器介绍
实验仪结构如图2所示，核心部分是磁阻传感器，辅以磁阻传感器的角度、位置调节
磁阻传感器盒
传感器轴向移动锁紧螺钉
传感器绕轴旋转锁紧螺钉传感器水平旋转锁紧螺钉赫姆霍兹线圈
传感器横向移动锁紧螺钉
线圈水平旋转锁紧螺钉信号接口盒
仪器水平调节螺钉
及读数机构，赫姆霍兹线圈等组成。
本仪器所用磁阻传感器的工作范围为±6高斯，灵敏度为1mV/V/Guass 。
当磁阻电桥的工作电压为1V ，被测磁场磁感应强度为1高斯时，输出信号为1mV 。
磁阻传感器的输出信号通常须经放大电路放大后，再接显示电路，故由显示电压计算磁场强度时还需考虑放大器的放大倍数。
本实验仪电桥工作电压5V ，放大器放大倍数50，磁感应强度为1高斯时，对应的输出电压为0.25伏。
赫姆霍兹线圈是由一对彼此平行的共轴圆形线圈组成。
两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。
这种线圈的特点是能在公共轴线中点附近产生较广泛的均匀磁场，根据毕奥－萨伐尔定律，可以计算出赫姆霍兹线圈公共轴线中点的磁感应强度为：
003/285NI B R μ=⋅
式中N 为线圈匝数，I 为流经线圈的电流强度，R 为赫姆霍兹线圈的平均半径，
m H /10470-⨯=πμ为真空中的磁导率。
采用国际单位制时，由上式计算出的磁感应强度单位为特斯拉（1特斯拉＝10000高斯）。
本实验仪N ＝310，R ＝0.14m ，线圈电流为1mA 时，赫姆霍兹线圈中部的磁感应强度为0.02高斯。
实验仪的前面板示意图如图3所示。