磁阻传感器分解
第4章 变磁阻式传感器
Z Z Uo U＝ U (L1 L2 ) 2( Z1 Z2 ) 2Z
(3-4)
Z1
Z3＝R
U
Z2
Z4＝R
Z1 R U0＝U － Z1＋Z2 R R
U o
Z Z Uo U＝ U (L1 L2 ) 2( Z1 Z2 ) 2Z
第3章 变磁阻式传感器
3.1 自感式传感器 3.2 差分变压器式传感器 3.3 电涡流式传感器
• 变磁阻式传感器的工作基础：电磁感应 • 即利用线圈电感或互感的改变来实现非 电量测量
被测物理量 （非电量：位移、 电磁感应 振动、压力、 流量、比重） 线圈自感系数L/ 互感系数M 电感/互感 电压或电流 （电信号）
过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过
变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。 输出信号uo从变 压器T1与T2的中心抽头引出。 平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2 的次级电流过大。RL为负载电阻。us的幅值要远大于输入信
号u2的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且us和
差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电， 保证二 者同频同相（或反相）。
us
T2 u s1 A T1
u2
u s2 O VD 4 R VD 3 R B (a ) M A RL uo
u2 1 u2 2
R C VD 1 R VD 2
D
图 4 19 相 敏 检 波 电 路
-
－ u s1 ＋ C R
实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。
(1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出。
磁阻传感器原理
磁阻传感器原理磁阻传感器是一种常见的磁传感器，利用磁性材料的磁阻特性来感知磁场的变化。
本文将介绍磁阻传感器的原理及其应用。
一、磁阻效应的基本原理磁阻效应是指磁性材料在外加磁场作用下，其电学特性发生变化的现象。
常见的磁阻效应有磁阻效应、霍尔效应和洛伦兹力等。
其中，磁阻效应是指当材料在磁场中发生形变时，其电阻值会发生变化。
二、磁阻传感器的工作原理磁阻传感器通常由磁敏感层和电路部分组成。
磁敏感层是一层薄膜，其由磁性材料制成，具有磁阻效应。
电路部分负责测量磁敏感层的电阻值，并将其转换为电信号输出。
磁阻传感器的工作原理基于磁敏感层的电阻值会因外加磁场的变化而发生变化。
当磁场方向与磁敏感层的磁场方向相同时，磁敏感层的电阻值会减小；而当外加磁场的方向与磁敏感层的磁场方向相反时，磁敏感层的电阻值会增大。
电路部分通常采用桥式电路结构来测量磁敏感层的电阻值变化。
桥式电路由电阻和基准电阻组成，当磁敏感层的电阻值发生变化时，将引起桥式电路的不平衡，进而产生输出电信号。
通过测量输出电信号的大小，可以得知磁阻传感器所感测到的磁场强度。
三、磁阻传感器的应用磁阻传感器的应用十分广泛，涵盖了许多领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 位置检测磁阻传感器可以用于检测物体的位置。
通过将磁阻传感器安装在被检测物体附近的固定位置，当被检测物体发生移动时，外加磁场的变化会导致磁阻传感器的输出电信号发生变化，从而实现位置检测。
2. 速度测量磁阻传感器可以用于测量物体的速度。
通过将磁阻传感器与运动物体相对应，当运动物体通过磁阻传感器时，磁阻传感器会感知到由物体带来的磁场变化，从而测量出物体的速度。
3. 磁场检测磁阻传感器可以用于检测磁场的强度和方向。
通过将磁阻传感器放置在需要检测磁场的区域，当磁场强度或方向发生变化时，磁阻传感器会产生相应的电信号，从而实现磁场检测。
4. 指南针磁阻传感器可以用于制作指南针。
通过将磁阻传感器与指南针结合，可以测量地磁场的方向，并将其转化为指南针指示的方向。
第03章 变磁阻式传感器
1.3 含铁芯的磁路
横截面S
H
Байду номын сангаас
磁通Φ
4
1.3 含气隙的磁路
变磁阻式传感器简介
变磁阻式传感器是将被测量转换成电感或互感变化的传感 器。按其转换方式的不同，可分为
•自感型
•互感型
应用很广
测量: 力、力矩、压力、位移、速度、振动等参数
动态特性：静态测量或动态测量。
优点：
• 输出功率大（1vA～5vA），不经放大而直接指示。
δ 3
7
2.3 变气隙式自感传感器
气隙通常较小，可以认为气隙磁场是均匀的
L = W 2μ0μeS = K
1
l
lδ + l / μr
K = μ0W 2 S
显著非线性
灵敏度
Kδ
=
dL dlδ
= −L lδ
1 + l / μr
lδ小 → 灵敏度高 为保证一定的测量范围与线性度，
常取δ＝lδ/2＝0.1～0.5ｍｍ， Δδ＝(0.1～0.2)δ。
元件少，输出阻抗小，电桥开路时呈线性，应用较 广。
2.7.2 谐振电路 1) 线圈电感量变化＝》谐振曲线移动。 2) 激励源频率为f ,工作点在等频率的垂线上移动，
例如：B点移至A点，输出电压的幅值就发生相应变化。 1) 特点：灵敏度高，非线性严重。 用于单线圈自感式传感器，测量范围小或线性度不高场合。
(1)一般形式
(2)变压器电桥13
14
2.7.3 调频电路
传感器线圈L变化→振荡器的输出频率变化
用阶梯形无骨架线圈，使衔铁位移变化与输出频差呈线性。 频率信号：抗干扰能力很强，电缆长度可达1km，特别适合 于野外现场使用。
磁阻传感器工作原理
磁阻传感器工作原理
磁阻传感器是一种测量磁场强度的传感器。
它利用磁场对磁阻的影响原理工作。
磁阻传感器通常由一个固定的磁体和一个可移动的磁阻元件组成。
磁阻元件是由磁敏材料制成的，具有可变的磁阻特性。
当磁场施加在磁阻元件上时，磁场会改变磁阻元件的磁阻值。
磁阻传感器通过测量磁阻元件的磁阻值来确定磁场的强度。
测量通常使用一个电压或电流源来产生电流通过磁阻元件。
根据欧姆定律，通过磁阻元件的电流与磁阻元件的电阻成正比。
当磁场施加在磁阻元件上时，磁阻元件的电阻会发生变化，进而导致通过磁阻元件的电流也发生变化。
磁阻传感器测量这个电流变化，并将其转换为与磁场强度相关的输出信号。
为了提高磁阻传感器的灵敏度和准确性，通常会采用差动测量方法。
差动测量中，磁阻元件的两个侧面分别连接一个电流源，并通过测量两侧电流之差来消除电源电流对测量结果的影响。
总结来说，磁阻传感器通过测量磁阻元件的磁阻值来确定磁场的强度。
磁场对磁阻元件的影响导致其电阻值变化，进而改变通过磁阻元件的电流。
通过测量电流的变化，磁阻传感器可以输出与磁场强度相关的信号。
说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理
说明变磁阻式电感传感器的主要组成和
工作原理
变磁阻式电感传感器主要由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料（如硅钢片或坡莫合金）制成，在铁芯和衔铁之间由气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化。
因此，只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
这种传感器的工作原理是基于磁阻的变化来引起电感的变化。
磁阻主要由气隙和铁芯、衔铁的尺寸决定。
当衔铁移动时，气隙厚度发生变化，导致磁路中的磁阻变化，进而引起电感的变化。
这个电感的变化可以通过测量电路转换为电压或电流的变化量输出，从而实现对衔铁位移的测量。
巨磁电阻(GMR)磁场传感器的工作原理
巨磁电阻（GMR）磁场传感器的工作原理磁电阻（GMR）效应是1988 年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻(Giant Magnetoresistanc)，简称GMR。
1. 巨磁电阻（GMR）原理，见图一。
巨磁电阻（GMR）效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。
这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。
赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。
反铁磁耦合时（外加磁场为0）处于高阻态的导电输出特性，电阻：R1/2外加磁场使该磁性多层薄膜处于饱和状态时（相邻磁性层磁矩平行分布），而电阻处于低阻态的导电输出特性，电阻：R2*R3/（R2+R3），R2R1R3 图1、利用两流模型来解释GMR 的机制2. 巨磁电阻（GMR）传感器原理，见图二。
巨磁电阻（GMR）传感器将四个巨磁电阻（GMR）构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。
工作时图中“电流输入端”接5V~20V的稳压电压，“输出端”在外磁场作用下即输出电压信号。
图2（1）：惠斯凳电桥在磁场传感器应用中的原理图2（2）：惠斯凳电桥中R1 和R2 在外加磁场作用下的变化情况3. 巨磁电阻（GMR）传感器性能，见图三，表一。
图三所示为巨磁电阻（GMR）传感器在外场中的性能曲线，表明该传感器在±200Oe的磁场范围类有较好的线性。
图3：巨磁电阻（GMR）在外加磁场下的性能曲线表一各公司巨磁电阻（GMR）传感器性能对照4.产品使用说明 a . 巨磁电阻（GMR）传感器作为一种有源器件，其工作必须提供5~20V 的直流电源。
而且该电源的稳定性直接影响传感器的测试精度，因此要求以稳压电源提供；使用中也应避免过电压供电； b .巨磁电阻（GMR）传感器作为一种高精度的磁敏传感器，对使用磁环境也有一定的要求，其型号选用应根据使用环境的磁场大小来决定； c. 巨磁电阻（GMR）传感器对磁场的灵敏度与方向有关。
变磁阻式传感器
(3-15)
代入式(3-4) LW 2/R mW 20eS/l
得带气隙铁心线圈的电感为
LW20eSK
l
l
1
l/r
(3-16)
式中
K 0W2S 变为磁一阻式常传感数器
第3章 变磁阻式传感器
对式(3-16)
LW20eSK
l
l
1
l/r
微分
得灵敏度为
K
dLL
dl
l
1
l/r
(3-17)
由上式可知，变气隙式传感器的输出特性是非线性的，
当传感器线圈电感量变化时，谐振曲线将左右移动，工作点就
在同一频率的纵坐标直线上移动(例如移至B点)，于是输出电压
的幅值就发生相应变化。这种电路灵敏度很高，但非线性严重，
常与单线圈自感式传感器配合，用于测量范围小或线性度要求
不高的场合。
变磁阻式传感器
第3章 变磁阻式传感器
3.
图3.9 大位移自感式传感器工作原理 (ａ)电原理图；(ｂ)输出特性
U •Z 0 ( 2 R R R rrr 0 02 0 2 ) 2 变 L 磁( j0阻L 式2 0L 传感0 2器)2/2
(3-28)
第3章 变磁阻式传感器
图3.8 (ａ)谐振电路 (ｂ)谐振曲线
图中Z为传感器线圈，E为激励电源。设图(b)中曲线1为图(a)回
路的谐振曲线。若激励源的频率为f，则可确定其工作在A点。
l2
2S2
l
0S
(3-11)
式中 ｌ1,ｌ2——铁心和衔铁的磁路长度(ｍ)； S1，S2——铁心和衔铁的截面积(ｍ2) μ1、μ2——铁心和衔铁的磁导率(H/ｍ) S、ｌδ——气隙磁通截面积(ｍ2)和气隙总长(ｍ)。
磁传感器知识介绍
霍尔元件、AMR元件、GMR元结 构
具有GMR效应的材料主要有多层膜、颗粒膜、 纳米颗粒合金薄膜、磁性隧道结合氧化物、超 巨磁电阻薄膜等五种材料。其中自旋阀型多层 膜的结构在当前的GMR磁阻传感器中应用比 较广泛。 自旋阀主要有自由层（磁性材料FM），隔离 层（非磁性材料NM），钉扎层（磁性材料FM） 和反铁磁层（AF）四层结构。
自旋阀GMR磁阻传感器基本结构
GMR磁阻传感器由四个巨磁电阻构成惠斯通电桥结构， 该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增 加传感器灵敏度。当相邻磁性层磁矩平行分布，两个 FM/NM界面呈现不同的阻态，一个界面为高阻态，一个 界面为低阻态，自旋的传导电子可以在晶体内自由移动， 整体上器件呈现低阻态； 而当相邻磁性层磁矩反平行分布，两种自旋状态的传导电 子都在穿过磁矩取向与其自旋方向相同的一个磁层后，遇 到另一个磁矩取向与其自旋方向相反的磁层，并在那里受 到强烈的散射作用，没有哪种自旋状态的电子可以穿越 FM/NM界面，器件呈现高阻态。
磁传感器知识介绍
整理：机械580
磁传感器概念
磁传感器是一种把磁场、电流、应力应变、温度、光等外 界因素引起的敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种 方式来检测相应物理量的器件。用于感测速度、运动和方 向，应用领域包括汽车、无线和消费电子、军事、能源、 医疗和数据处理等。 磁传感器市场按照技术进步的发展，主要分为四大类： 1.霍尔效应（Hall Effect）传感器 2.各向异性磁阻（AMR）传感器 3.巨磁阻（GMR）传感器 4.隧道磁阻（TMR）传感器
开关型霍尔传感器工作原理
霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、 无抖动、无回跳、位置重复精度高，工作温度范 围宽，可达-55℃～150℃。开关型霍尔传感经过 一次磁场强度的变化，则完成了一次开关动作， 输出数字信号，可以计算汽车或机器转速、ABS 系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、机 车的自动门开关、无刷直流电动机、汽车点火系 统、门禁和防盗报警器、自动贩卖机、打印机等。
磁性传感器工作原理
磁性传感器工作原理
磁性传感器是一种利用磁性材料的特性来检测和测量磁场强度的设备。
它主要用于测量磁场的强度、方向和位置等信息。
磁性传感器的工作原理基于磁性材料的磁导率和铁磁性。
当磁性传感器暴露在磁场中时，磁性材料会受到磁场力的作用，从而引起其磁导率的变化。
根据磁导率的不同，磁性传感器可分为磁电阻传感器和磁感应传感器。
磁电阻传感器是利用材料磁导率变化引起电阻变化的原理来测量磁场的强度。
磁电阻材料具有磁导率与磁场间的线性关系，即在磁场中受力后，材料的磁导率会发生相应变化，从而改变电阻。
通过测量电阻的变化，可以间接得到磁场的强度信息。
磁感应传感器是利用材料磁导率和铁磁性的特性来测量磁场的强度和方向。
磁感应传感器包括霍尔效应、磁电感传感器和磁电耦合传感器等。
这些传感器基于磁场作用下的霍尔电压、磁电感或磁电耦合效应来测量磁场的强度。
例如，霍尔效应传感器是利用霍尔电压的变化来检测磁场的强度和方向。
总的来说，磁性传感器通过利用磁性材料的特性来测量磁场的强度、方向和位置等信息。
根据不同的原理和材料特性，可以使用不同类型的磁性传感器来适应各种应用场景。
磁阻传感器的基本原理及应用
磁阻传感器的基本原理及应用1. 磁阻传感器的基本原理磁阻传感器是一种常见的电子元器件，用于测量磁场的强弱。
它基于磁阻效应，通过检测材料的电阻值变化来感知磁场。
1.1 磁阻效应磁阻效应是指当磁场作用于某些材料时，材料的电阻值发生变化。
这种变化可以分为两种类型：1.纵向磁阻效应：材料在磁场作用下，沿着磁场方向电阻值改变；2.横向磁阻效应：材料在磁场作用下，垂直于磁场方向电阻值改变。
1.2 磁阻传感器的工作原理磁阻传感器利用磁阻效应来感知磁场。
它通常由一个薄膜磁阻元件和一个电路组成。
1.2.1 薄膜磁阻元件薄膜磁阻元件是磁阻传感器的核心部件，它是由磁敏材料制成的薄膜。
当磁场作用于薄膜时，薄膜的电阻值发生变化。
1.2.2 电路磁阻传感器的电路通常由电桥电路构成。
当磁场作用于薄膜磁阻元件时，电桥电路中的电压或电流发生变化，通过测量这种变化可以得到磁场的信息。
2. 磁阻传感器的应用磁阻传感器在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用场景：2.1 汽车行业磁阻传感器在汽车行业中起到重要的作用。
它可以用于测量车速、转向角度、刹车位置等信息，从而提供给车辆控制系统，实现精确的控制和安全保护。
2.2 工业自动化在工业自动化领域，磁阻传感器常用于位置和角度测量。
它可以检测机械装置的位置和角度，从而指导机械装置的运行和控制。
2.3 电子设备在电子设备中，磁阻传感器可以用于指南针和陀螺仪等相关应用。
例如，在智能手机中，磁阻传感器可用于检测手机的方向和倾斜角度，为相关应用提供准确的信息。
2.4 医疗设备磁阻传感器在医疗设备中也有广泛的应用。
例如，在磁共振成像（MRI）中，磁阻传感器可以用于测量磁场的强度和方向，从而帮助医生获得更准确的影像。
3. 总结磁阻传感器基于磁阻效应来感知磁场，通过薄膜磁阻元件和电路的组合实现。
它在汽车行业、工业自动化、电子设备和医疗设备等领域有广泛的应用。
了解磁阻传感器的基本原理及其应用场景，有助于我们更好地理解和使用这种重要的电子元器件。
4.1.1 变磁阻式传感器的工作原理
Rm
Rmi
l1
1S1
l2
2S2
l0
0S0
l1、l2、l0——铁芯、衔铁和气隙的长度
S1、S2、S0－铁芯、衔铁和气隙的截面积
μ1、 μ2、 μ0－铁芯、衔铁和气隙的导磁率 即磁路总磁阻为铁芯、衔铁和气隙三部分磁路磁阻之和。
34.1.1 工作原理来自线圈自感可按下式计算：
L
N2
Rm
N 20S0 2
式中： N 线圈匝数 ； Rm 磁路总磁组； S0 气隙的截面积； 气隙厚度； μ0 导磁率（真空、空气）
4
4.1变磁阻式传感器（自感式） 4.1.1 工作原理
结构:由线圈、铁芯、衔铁三部分组成。 铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为 ; 传感器运动部分与衔铁相连，衔铁移动时发 生变化，引起磁路的磁阻Rm变化，使电芯线圈 的电感值L变化；
1
根据磁路知识，线圈的自感为： L N 2
Rm
N——线圈的匝数 Rm－磁路的总磁阻
2
Rm
Rmi
l1
1S1
l2
2S2
l0
0S0
实际上由于铁芯一般工作于非饱和状态，此时铁芯的
导磁率远远大于空气的导磁率，因而磁路的总磁阻主要由 气隙长度决定，即
1, 2 0
Rm l0
0S0
L
N 20
l0
S0
当移动衔铁时，即可改变气隙的长度， 从而引起线圈 自感的变化。
磁阻传感器分解课件
分辨率
考虑所需的测量精度，选择具 有足够分辨率的磁阻传感器，
以区分微小的磁场变化。
线性度
选择线性度较好的磁阻传感器 ，以减小测量误差，提高测量
准确性。
环境适应性
根据实际应用环境，选择能够 在恶劣环境下稳定工作的磁阻
传感器。
使用注意事项
安装位置
确保磁阻传感器安装在磁场干扰较小、温度和湿度适宜的位置，以提 高测量精度和稳定性。
PART 02
磁阻传感器的组成与结构
磁阻元件
磁阻元件是磁阻传感器中的核 心元件，其作用是感应磁场的 变化，并将磁场变化转换为电 信号输出。
磁阻元件的原理是基于磁阻效 应，即当电流在磁性材料中流 动时，磁场的变化会导致材料 的电阻值发生变化。
磁阻元件的常见类型有各向异 性磁阻元件和巨磁阻元件等。
信号处理电路
详细描述
噪声和干扰可能来源于多种因素，如电路噪声、电磁干扰、温度波动等。为了提高磁阻传感器的性能，需要采取 一系列措施来降低噪声和干扰的影响，如优化电路设计、选用高稳定性材料、加强电磁屏蔽等。同时，合理选择 和使用磁阻传感器也可以降低其对外部噪声和干扰的敏感性，提高测量的稳定性和可靠性。
PART 04
信号处理电路的作用是对磁阻元 件输出的电信号进行放大、滤波 、整形等处理，以便更好地提取
有用的信息。
信号处理电路通常包括放大器、 滤波器、比较器等电子器件。
信号处理电路的设计和优化对于 提高磁阻传感器的性能和稳定性
至关重要。
接口电路
接口电路的作用是将经过处理的 电信号输出到外部设备或系统中
。
接口电路通常包括差分信号输出 、电流输出、电压输出等多种形
以上是对磁阻传感器分解课件 中
磁阻传感器的基本工作原理
磁阻传感器的基本工作原理磁阻传感器作为一种常用的传感器，是利用磁性材料的磁阻效应来实现对物理量测量的传感器。
本文将详细介绍磁阻传感器的基本工作原理。
一、磁阻传感器的基本结构磁阻传感器主要由磁性材料、封装材料、引线等部分组成。
其中，磁性材料是磁阻传感器的关键组成部分，它利用磁场的作用来对电阻进行调整，从而实现对物理量的测量。
封装材料主要针对传感器的保护和防护，引线则是传感器和电路连接的桥梁。
二、磁阻传感器的工作原理磁阻传感器的工作原理是利用磁性材料的磁阻效应来实现对物理量测量的。
磁阻效应是指，在磁场的作用下，磁性材料的电阻值发生改变的现象。
显然，当磁场强度改变时，磁阻传感器中磁性材料的电阻值也随之改变，从而实现对磁场的测量。
具体来说，当磁阻传感器受到外界磁场的作用时，磁性材料中的电子会发生磁矩的重组，使材料内部的电阻值发生改变。
这种改变可以通过构造磁性材料的电路来进行检测，从而实现对外界磁场强度的测量。
三、磁阻传感器的特点1. 灵敏度高：磁阻传感器是一种非常灵敏的传感器，可以对微弱的磁场作用进行测量。
2. 可重复性好：磁阻传感器对相同大小的磁场有很好的可重复性，这是因为磁阻效应是一种稳定的现象。
3. 响应速度快：磁阻传感器的响应速度非常快，可以实现对磁场强度快速的测量。
4. 具有可编程特性：磁阻传感器可以通过改变磁性材料的电路来实现参数的调整和控制。
5. 适用范围广：磁阻传感器可以用于测量各种物理量，如电流、温度、压力、重量等。
四、磁阻传感器的应用磁阻传感器广泛应用于各种领域，如工业自动化、航空航天、通信、军工等。
常见的应用包括：1. 电机转速测量：磁阻传感器可以用于测量电机转速，以实现对电力系统的控制。
2. 汽车制动系统：磁阻传感器可以用于测量车轮的转速和位置，从而自动控制制动系统。
3. 电子秤：磁阻传感器可以用于测量重量和压力，从而实现计量和管理功能。
4. 磁测量：磁阻传感器可以用于测量磁场强度和方向，以实现地球物理勘探、磁力计等应用。
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干簧管与电阻串联组成一组电路，若干组这个电路并联，再与信号发生器连接，当磁铁随测量介质变化而运动时，吸合干簧管接通电阻与信号发生器产生相应的电信号！（每个与干簧管连接的电阻阻值不一样，从而产生不同的电信号）一般作为液位测量用！
磁阻传感器是基于磁阻效应工作原理，其核心部分采用一片特殊金属材料，其电阻值随外界磁场的变化而变化，通过外界磁场的变化来测量物体的变化或状况。
磁阻传感器具有高精度、高灵敏度、高分辨率、良好稳定性和可靠性、无接触测量及宽温度范围的特点，可进行动态和静态测量。
广泛应用于低磁场测量，角度和位置测量。
磁阻传感器特点：
1. 灵敏度高,输出信号幅值大,并与旋转速度的大小无关
2. 体积小,结构简单,金属盒封装,耐油污粉尘
3. 频率特性优良,能检测静止状态的转速
4. 内偏置磁钢
5. 抗电磁干扰能力强。
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磁阻传感器的构造示意图
磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制 成的一维磁阻微电路集成芯片，其坡莫合金膜，
如图所示，该薄膜的电阻率()依赖于磁化强度M 和电流I方向的夹角 ，具有以下关系式
磁阻传感器输出电路
112º53′
102º42′
113º28′
磁倾角
64º27′ 57º23′ 50º29′ 45º06′ 41º11′ 35º19′ 31º41′
地磁场
水平分 24.2
28.9
32.3
34.6
35.2
37.2
37.5
量(uT)
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；
BH
8u0 NI
3
35.97 10 4 I (T )
5 2R
上式中N=400匝为每个线圈匝数；R=10cm亥姆霍兹线圈的平均半径 ；
真空磁导率
；I 为线圈流过的电流单位
（安培）；B 为磁感应强度
测量公式
U为输出电压,即为Uout
为外界磁场为0的电压值
为亥姆霍兹线圈产生的磁场对应 的电压值.
电流反向时测得电压为: U U0 KBH KB// sin
测正向和反向两次，目的是消除地磁沿亥姆霍兹 线圈方向(水平)分量的影响。
两式相减即可抵销 地磁场影响:
利用逐差法计算出灵敏度
数据记录
励磁电流 I/mA
10
20
磁感应强度 B/10-4 0.36 0.72
U1/mV
U2/mV
平均U/mV
为地磁场产生的电压值
实验仪器
实验步骤
定标:磁场与输出电压对应关系
用亥姆霍磁线圈产生磁场作为已知量，测量磁阻传感器的灵 敏度 (K)
1) 将亥姆霍兹线圈与直流电源连接好。 2) 使磁阻传感器的管脚和磁感应强度的方向
平行，即转盘刻度调节到角度 0°。调节底 板上螺丝使转盘至水平（用水准仪指示）。
时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢，极为微弱。
BP
B
B
我国一些城市的地磁参量
地名 齐齐哈尔 北京 西安 成都 长沙 昆明 广州
地北 理纬
47º22′
39º56′
34º16′
30º38′ 28º12′.8 25º04′.2 23º06′.1
位 置
东 经
123º59′
116º20′ 108º57′ 104º03′
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
U1 U max U0 KB// sin 90 U0 KB//
地磁场的数值比较小，约10-5量级
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
地磁场的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，如图所示，而且两者间的偏差随 时间不断地在缓慢变化。地磁轴与地球自转轴并不重合，有交角。
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k（磁场与电压对应关系）
由于亥姆霍磁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。亥姆霍磁线圈公共轴线中心点位 置的磁感应强度为
再转至180度,记录当时数据.
U180 U0 KB// sin(180 )
调节调零旋钮使0度和180度数据数值相等、符号 相反。通过调零抵消 U0
此时 U0 为零，转动传感器找到数值极大时即为地 磁场水平分量。
U max KB// sin 90 o KB//
地磁场水平分量B//
方法2:断开亥姆霍磁线圈电流
30
1.08
40
1.44
50
1.80
60
2.16
U1
U 60
U 30
U 2
U 50
U 20
U (U1 U 2 U3 ) / 3
U 3
U 40
U10
而：U＝k B
所以： k
U B
U 1.08 10
4
地磁场水平分量B//
方法1:断开亥姆霍磁线圈电流
将传感器调至0度,记录当前数据;
U0 U0 KB// sin
实验内容Biblioteka 1、测量地磁场实验仪的灵敏度K （定标）；
2．测量当地地磁场水平分量、垂 直分量,测定磁倾角β
定标K:691.77V/T 成都地磁场水平分量：34.6uT 磁倾角β=45°06′=45.1°
当场计算K, β,并计算相对误差.
地磁场
地球本身具有磁性，所以地球和近地空间之间存在着 磁场，叫做地磁场。地磁场的强度和方向随地点(甚至 随时间)而异。
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。
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
3) 按一下复位键，调节电流到零，电压调零。
定标
4) 依次调节电流到10 .0，20.0 ，30 .0，40 .0，50 .0，60.0。分别记录下正向电压读数 。
电流正向时测得电压为: U U0 KBH KB// sin
5) 调节电流到零，电流换向，按一下复位键，电 压调零，重复步骤4），记录下反向电压读数 。
在一个不太大的范围内，地磁场基本上是均匀的，可用三个参量来表示地磁场的方向和大小： 1) 磁偏角α ，地球表面任一点的地磁场矢量所在垂直平面(图中 与Z构成的平面，称地磁子午面)，与
地理子午面(图中X、Z构成的平面)之间的夹角。 2) 磁倾角 β，地磁场矢量 与水平面(即图的矢量 和OX与OY构成平面的夹角)之间的夹角。 3) 水平分量 ， 地磁场矢量 在水平面上的投影。 测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场矢量的方向和大小。当然这三个参量的数值随