磁阻效应法测量磁场
用磁阻效应测量地磁场-西安交通大学
用磁阻效应测量地磁场地磁场的数值比较小，约10－5T 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量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征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。
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。
本实验所用得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ρ（θ）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2()()cos ρθρρρθ⊥⊥=+- （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。
物理实验之磁阻效应法测量磁场
实验15 磁阻效应法测量磁场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，霍尔效应，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。
【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。
【仪器用具】ZKY-CC 各向异性磁阻传感器（AMR ）与磁场测量仪【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与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：θ2min max min cos )(R R R R -+= （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。
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。
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。
磁阻效应及磁阻传感器实验
一、实验题目：磁阻效应及磁阻传感器的特性研究二、实验目的：1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法；2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系；3、画出锑化铟传感器电阻变化与磁感应强度的关系曲线，并进行相应的曲线和直线拟合；4、学习用磁阻传感器测量磁场的方法。
三、实验原理：磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
和霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到的洛仑兹力而产生的。
若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。
磁阻效应还与样品的形状有关，不同几何形状的样品，在同样大小的磁场作用下，其电阻不同，该效应称为几何磁阻效应。
由于半导体的电阻率随磁场的增加而增加，有人又把该磁阻效应称为物理磁阻效应。
目前，磁阻效应广泛应用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。
一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B变化规律称为磁阻效应。
如图1所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。
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，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。
如果将图1中U H短路，磁阻效应更明显。
因为在上述的情况里，磁场与外加电场垂直，所以该磁阻效应称为横向磁阻效应。
当磁感应强度平行于电流时，是纵向情况。
若载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向无关，纵向磁感应强度不引起载流子漂移运动的偏转，因而没有纵向霍尔效应的磁阻。
而对于载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向有关的情形，若作用力的方向不在载流子的有效质量和弛豫时间的主轴方向上，此时，载流子的加速度和漂移移动方向与作用力的方向不相同，也可引起载流子漂移运动的偏转现象，其结果总是导致样品的纵向电流减小电阻增加。
磁阻效应实验报告
磁阻效应实验报告磁阻效应实验报告引言：磁阻效应是指当磁场作用于导体时，导体内的电阻会发生变化的现象。
这一现象在工业和科学领域中具有重要的应用价值。
本实验旨在通过测量磁场强度和电阻的变化关系，探究磁阻效应的原理和应用。
实验装置：本实验所用装置包括磁场发生器、导线、电流表、电压表和电源等。
磁场发生器用于产生磁场，导线则用于连接电源、电流表和电压表。
实验过程：1. 首先，将磁场发生器放置在实验台上，并连接电源。
2. 将导线绕在磁场发生器的铁芯上，确保导线与磁场发生器之间的接触良好。
3. 将电流表和电压表分别连接到导线的两端，以测量电流和电压的变化。
4. 通过调节电源的电压，使得电流表读数在合适的范围内。
5. 用磁铁靠近磁场发生器，观察电流表和电压表的读数变化。
实验结果：实验中我们记录了不同磁场强度下的电流和电压变化。
结果显示，在磁场强度增加的情况下，电流表的读数逐渐减小，而电压表的读数则逐渐增加。
这一结果表明了磁阻效应的存在。
讨论和分析：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 磁阻效应是由磁场对导体内电子运动的影响所引起的。
当磁场增强时，磁场对电子的作用力也增强，从而导致电子在导体内运动的受阻，导致电流减小。
2. 磁阻效应的大小与导体的材料和几何形状有关。
不同材料和形状的导体对磁阻效应的响应程度不同。
3. 磁阻效应在实际应用中具有广泛的用途。
例如，磁阻效应可用于制造磁阻传感器，用于测量磁场强度和位置。
此外，磁阻效应还可应用于磁存储器、磁记录和磁传感等领域。
结论：通过本实验，我们深入了解了磁阻效应的原理和应用。
磁阻效应是磁场对导体内电子运动的影响，导致电流减小的现象。
磁阻效应在工业和科学领域中具有重要的应用价值，例如磁阻传感器、磁存储器等。
通过进一步研究和应用，我们可以不断发掘磁阻效应的潜力，为技术创新和进步做出贡献。
总结：本实验通过测量磁场强度和电阻的变化关系，探究了磁阻效应的原理和应用。
实验结果表明，在磁场强度增加的情况下，电流减小，电压增加，验证了磁阻效应的存在。
磁阻效应具体应用及原理
磁阻效应具体应用及原理磁阻效应是指当电流通过一个材料时，由于材料的电阻随着外加磁场的变化而发生变化，从而导致电阻的值发生变化。
它是固体材料中一种重要的磁电耦合效应，也是磁电耦合研究的重要内容之一。
磁阻效应的具体应用及原理如下：1.磁阻传感器磁阻传感器利用磁阻效应来测量磁场强度，常见的磁阻传感器有磁阻式角位移传感器、磁阻式线性位移传感器等。
这些传感器通常包含一个可测量磁场的磁敏感元件以及一个测量电阻变化的电路。
当磁场作用在磁敏感元件上时，电阻值发生变化，通过测量这个变化可以得到磁场的大小。
2.磁阻随机存取存储器(M R A M)磁阻随机存取存储器采用磁阻效应来实现数据存储。
它利用自旋极化的磁性材料中的磁阻变化来表示二进制信息。
在读取数据时，通过检测电阻的变化来判断存储的信息。
相较于传统的存储器技术，M R A M具有非常快的读写速度、低功耗和无需刷新等优点，已经广泛应用于电子产品中。
3.磁阻式磁力传感器磁阻式磁力传感器利用磁阻效应来测量磁场中的磁力大小和方向。
它通常由一个磁阻敏感层和一个感测电路组成。
当磁场作用于磁阻敏感层时，磁场的变化会导致敏感层的电阻发生变化，通过测量电阻的变化可以得到磁场的信息。
4.磁阻式变压器磁阻式变压器利用磁阻效应来实现电力的传输和变换。
它由一个磁阻敏感材料制成的传感器和一个电路组成。
当磁阻传感器接收到输入信号时，电路会根据电阻变化来调节和控制输出信号的大小，从而实现电力的传输和变换。
磁阻效应的基本原理是磁场对材料的电子态和载流子运动的影响。
磁场作用下，电子运动轨迹呈螺旋状，使平均自由程减小，电阻增大。
这是由于磁场引起了电子动量的散射，并阻碍了电子的运动。
在某些材料中，磁场对自旋运动的影响尤为显著，通过改变自旋方向来调控电子的散射和运动，从而实现电阻的变化。
磁阻效应的具体机制包括“自旋极化效应”和“自旋依赖散射效应”。
自旋极化效应是指磁场改变了电子的自旋方向，进而影响了载流子的散射和运动。
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。
磁阻效应的测量实验原理简述
磁阻效应的测量实验原理简述磁阻效应是指当通过物体的电流改变时，物体的电阻也会发生变化的现象。
磁阻效应的原理是基于磁连锁理论和斯廷格尔效应。
磁连锁理论认为，当磁场通过物体时，磁场力会改变物体内电子的原初运动状态，并限制其在物体中的自由运动，从而导致电阻的增加。
斯廷格尔效应是指材料内电子的自旋在磁场中的定向程度发生变化，从而导致电阻的变化。
测量磁阻效应可以通过以下实验方法进行：1.电阻测量法：首先建立一个测量电流的电路，将待测物体连接到电路中，通过改变电路中的电流，测量物体的电阻变化。
常用的电阻测量仪器有万用表、电桥等。
在测量过程中，需要注意消除电路中的磁场对测量结果的影响。
2.磁场测量法：通过改变物体周围的磁场强度，观察物体电阻的变化。
可以通过在物体周围安装磁体来改变磁场强度，同时使用磁感应强度计等仪器来测量磁场强度的变化。
在测量过程中，需要注意确保磁感应强度计的探头与物体表面保持垂直，并校正磁感应强度计的零点。
3.电流-磁场测量法：通过施加外部磁场，改变物体内部的自旋定向程度，进而观察电阻的变化。
在实验中，可以使用电流源和磁场源，通过改变电流和磁场的大小和方向，测量物体的电阻变化。
测量过程中，需要注意在改变电流和磁场时，保持稳定的测量条件，并及时记录测量数据。
在进行磁阻效应测量实验时，还需要注意以下几个因素：1.电流和磁场的选择：电流和磁场的选择应根据实验需求来确定。
电流的选择要考虑到物体的电阻范围和所需测量的电阻变化，并注意避免电流过大引起的热效应。
磁场的选择要考虑到物体的磁阻变化范围和所需测量的磁阻变化，并注意避免磁场过大引起的饱和效应。
2.试样的准备：试样的准备要求材料均匀，尺寸合适，并且表面光滑，以减小材料的内部自旋散射和表面等效电阻的影响。
必要时可以采用化学方法对试样进行表面处理。
3.温度控制：磁阻效应与温度有关，温度上升会引起电阻的变化。
所以在实验进行中，需要采取措施控制试样的温度，并记录温度变化的数据。
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。
磁阻传感器原理
磁阻传感器原理磁阻传感器是一种利用磁阻效应来测量磁场强度的传感器。
它的工作原理是基于磁阻效应的变化来检测外部磁场的变化，从而实现对磁场的测量和控制。
磁阻传感器广泛应用于汽车、工业自动化、医疗设备等领域，具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等特点。
磁阻传感器的工作原理主要是基于磁阻效应。
磁阻效应是指当磁性材料处于外加磁场中时，磁性材料的电阻会发生变化。
磁阻传感器通常由磁性材料和敏感元件组成。
当外加磁场作用于磁性材料时，磁性材料的磁化状态会发生变化，从而导致敏感元件电阻的变化。
通过测量敏感元件电阻的变化，就可以得到外部磁场的强度信息。
磁阻传感器的敏感元件通常采用磁阻效应较大的材料，如铁磁性材料和磁性半导体材料。
这些材料在外加磁场的作用下，会产生较大的磁阻效应，从而实现对外部磁场的敏感测量。
磁阻传感器的工作原理还涉及到磁场测量的方法。
常见的磁场测量方法包括磁电桥法、霍尔效应法和磁致伸缩法等。
其中，磁电桥法是一种常用的测量方法，它利用磁阻效应引起的电阻变化来实现对磁场的测量。
通过搭建磁电桥电路，可以将敏感元件的电阻变化转换为电压信号，进而实现对磁场的测量。
除了磁阻效应，磁阻传感器的工作原理还与其结构有关。
磁阻传感器通常包括磁场感应元件、信号处理电路和输出接口等部分。
磁场感应元件负责感应外部磁场的变化，信号处理电路负责对感应信号进行放大、滤波和处理，输出接口负责将处理后的信号输出给外部系统。
这些部分共同协作，实现了磁阻传感器对磁场的准确测量和输出。
总的来说，磁阻传感器是一种利用磁阻效应来测量磁场强度的传感器。
它的工作原理是基于磁性材料在外加磁场作用下的电阻变化来实现对磁场的测量。
磁阻传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等特点，广泛应用于汽车、工业自动化、医疗设备等领域。
通过对磁阻传感器工作原理的深入理解，可以更好地应用和优化磁阻传感器，满足不同领域对磁场测量的需求。
mpu9250磁力计原理
mpu9250磁力计原理MPU9250磁力计原理MPU9250是一款集成了加速度计、陀螺仪和磁力计功能的惯性测量单元（IMU）。
它采用了MEMS（微机电系统）技术，可以测量物体的加速度、角速度和磁场强度。
本文将重点介绍MPU9250磁力计的原理和工作方式。
磁力计是一种测量磁场强度的传感器。
在MPU9250中，磁力计采用了磁阻效应，通过测量磁场对磁阻的影响来间接测量磁场强度。
具体来说，MPU9250使用了磁阻传感器和磁阻变化检测电路。
磁阻传感器是一种基于磁阻效应工作的传感器。
它由磁敏材料和电阻网络组成。
磁敏材料具有磁阻率随磁场变化的特性，当磁场作用于磁敏材料时，磁阻率发生改变，从而改变了电阻网络的电阻值。
磁阻传感器通过测量电阻值的变化来间接测量磁场强度。
磁阻变化检测电路是用于读取磁阻传感器输出的电路。
它通过将磁阻传感器接入一个电桥电路中，利用电桥平衡原理来测量磁阻值的变化。
当磁阻传感器受到磁场作用时，磁阻值发生变化，电桥电路会产生一个输出电压信号。
通过测量输出电压信号的大小，就可以得到磁场强度的信息。
MPU9250磁力计的工作方式可以分为两个步骤：校准和测量。
校准是为了消除磁力计中的误差，使得测量结果更加准确。
校准的方法通常包括硬铁干扰校准和软铁干扰校准。
硬铁干扰校准是通过测量环境中的硬铁物体对磁力计的影响来进行的。
由于硬铁物体会产生自身的磁场，会干扰磁力计的测量结果。
通过将磁力计固定在特定位置上，移动硬铁物体并测量磁力计输出的磁场强度，可以得到硬铁干扰的信息。
然后，根据这些信息，可以对磁力计进行校准，消除硬铁干扰。
软铁干扰校准是通过测量环境中的软铁物体对磁力计的影响来进行的。
软铁物体会改变磁场的分布，从而影响磁力计的测量结果。
通过将磁力计固定在特定位置上，移动软铁物体并测量磁力计输出的磁场强度，可以得到软铁干扰的信息。
然后，根据这些信息，可以对磁力计进行校准，消除软铁干扰。
校准完成后，就可以进行磁场强度的测量了。
磁阻式传感器的工作原理
磁阻式传感器的工作原理
磁阻式传感器是一种常见的测量磁场强度的设备，工作原理是基于磁阻效应。
磁阻效应是指材料在磁场中受到外加磁场的作用时，其电阻值会发生变化的现象。
磁阻式传感器利用此现象来测量磁场强度。
磁阻式传感器一般由一个磁敏元件和一组导线组成。
磁敏元件通常由磁敏材料制成，如磁铁氧体或磁敏薄膜等。
在没有外加磁场时，磁敏元件的电阻值处于一个基准状态。
当外加磁场作用于磁阻式传感器时，磁敏元件会受到磁力的影响，导致其晶格结构发生畸变。
这些畸变会使得磁敏元件的电阻值发生变化。
具体而言，当外加磁场越强时，电阻值的变化幅度越大。
为了测量磁场的强度，磁阻式传感器通常会将磁敏元件组装成一个电路。
通过测量电路中的电压或电流，可以根据磁敏元件的电阻值变化来计算磁场强度的大小。
磁阻式传感器具有许多优点，如响应速度快、精度高、体积小等。
因此，在许多领域中广泛应用，如汽车工业、电子设备、航空航天等。
实验05 磁阻效应法测量磁场
实验仪器
亥姆霍兹线圈、 磁阻传感器 恒流源、电压 表等
实验仪器
传感器绕轴旋转锁紧螺钉 传感器轴向移 动锁紧螺钉
磁阻传感器盒 亥姆霍兹线圈
传感器横向移动 锁紧螺钉
传感器水平旋转锁紧螺钉
仪器水平调节螺钉
信号接口盒
线圈水平旋转锁紧螺 钉
磁阻传感器-核心
磁阻传感器芯片 [-6,+6]Gs，1mV/V/Gs 易磁化轴 方向
A
C
A
C
FE
FE
IS
EH
IS
EH
Fg
Fg C
A
A
C
（a）
图 1-1 霍尔效应原理图
（b）
磁阻效应-磁阻效应传感器
磁阻效应-物质在磁场中电阻率发生变化 直接测量磁场、磁场变化 弱磁场、地磁场、导航系统的罗盘、硬盘 位移、角度、转速传感器 接近开关、隔离开关 汽车、家电、各类需要自动检测与控制的 领域
R Rmax cos Rmin sin
2 2
材料
i
夹角
平行
垂直
M
如何应用AMR测量磁场？
实验原理
45度
i
M0
i
M0
M -ΔR
2、磁阻电桥： M 消除温度等外界因素-惠斯通电桥 45 B// R B cos R 惠斯通电桥：U Vb R / R 近似有
磁阻效应法测量磁场
背景知识
电磁场无所不在 地球磁场、手机通信、电磁炉、发电机、 指南针、硬盘、人体、恒星
磁场测量
磁场看不见摸不着，如何测量磁场？ 磁力法-被测磁场与磁化物体（或通电线圈）的 机械力（力矩） 电磁感应法-法拉第电磁感应原理 磁饱和法-铁磁材料磁调制 霍尔效应法 磁阻效应法 磁共振法 超导效应法 V V 磁光效应法
磁阻传感器的原理及应用
磁阻传感器的原理及应用1. 磁阻传感器的基本原理磁阻传感器是一种测量磁场强度的传感器，利用磁阻效应来实现对磁场的检测和测量。
其基本原理是通过材料的电阻随电流或磁场的变化而发生变化，利用磁阻元件来测量电阻的变化，从而间接地测量磁场的强度。
2. 磁阻传感器的工作原理磁阻传感器通常由磁敏感材料和电桥电路组成。
当外加磁场作用于磁敏感材料时，磁敏感材料的磁导率发生变化，进而改变了电阻的值。
这种磁敏感材料被称为磁阻元件，可以是磁电阻、磁电容或磁电感元件。
磁敏感材料的变化可以通过电桥电路进行检测和测量。
电桥电路由四个电阻组成，其中一个为磁敏感材料的磁阻元件。
当磁阻元件的电阻发生变化时，电桥电路会失去平衡状态，电桥的输出电压也会发生变化。
通过检测电桥的输出电压变化，就可以间接测量磁场的强度。
3. 磁阻传感器的应用领域3.1 汽车行业磁阻传感器在汽车行业的应用非常广泛，常用于车辆的刹车系统、转向系统和油门系统等。
例如，磁阻传感器可以测量刹车踏板的位置，以实现刹车灵敏度的调节；磁阻传感器也可以测量方向盘的转动角度，以实现转向灵敏度的调节。
3.2 工业自动化磁阻传感器在工业自动化领域也有广泛的应用。
例如，磁阻传感器可以测量机械装置的位置，以控制机械装置的运动轨迹；磁阻传感器也可以测量物体的磁场强度，以实现物体的非接触式检测。
3.3 医疗设备磁阻传感器在医疗设备中的应用越来越重要。
例如，磁阻传感器可以用于磁共振成像（MRI）设备中，测量磁场的强度和分布，以实现对人体内部结构的成像；磁阻传感器也可以用于心脏监护设备中，监测心脏的磁场变化，以实现对心脏活动的监测和诊断。
3.4 智能手机和电子设备磁阻传感器还广泛应用于智能手机和其他电子设备中。
例如，磁阻传感器可以用于手机的指南针功能，测量地球磁场的强度和方向；磁阻传感器也可以用于电子罗盘中，实现方向的测量和导航功能。
4. 总结磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，可以用于测量磁场的强度。
简易 磁场检测方法
简易磁场检测方法
磁场检测的方法有很多种，包括但不限于以下几种：
1. 感应法：在磁场中放置一个闭合线圈，线圈中产生感应电动势，根据感应电动势的大小和方向来检测磁场。
2. 磁阻法：利用磁阻效应，通过测量电阻值的变化来检测磁场。
3. 霍尔效应法：利用霍尔效应，通过测量霍尔电压来检测磁场。
4. 磁通量法：通过测量磁通量的变化来检测磁场。
5. 磁性薄膜法：利用磁性薄膜的磁滞回线来检测磁场。
以上方法各有优缺点，具体使用哪种方法需要根据不同的应用场景和要求来选择。
例如，在测量弱磁场时，感应法和磁阻法比较常用；在测量强磁场时，霍尔效应法和磁通量法则更为适合。
此外，不同的方法也需要不同的设备和技术支持，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
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。
磁阻法测厚仪的原理
磁阻法测厚仪的原理
磁阻测厚仪是一种常用的非接触式测量仪器，用于测量物体的厚度。
其原理基于磁阻效应。
磁阻效应是指在磁场中，磁性材料的电阻会发生变化。
当磁场通过材料时，磁性材料内部的磁矩会受到磁场的影响而排列，改变电子的运动状态，从而改变了电阻。
这种磁阻效应被称为磁阻效应。
磁阻测厚仪利用了磁阻效应的原理。
它通过在测量物体的一侧施加一个恒定的磁场，使得物体和磁阻测厚仪之间形成一个磁场。
然后，在物体的另一侧测量磁场的变化。
测量时，磁阻测厚仪会将一个携带电流的线圈放置在物体的一侧，产生一个磁场。
物体的表面与线圈的距离会影响线圈中磁感应强度的变化。
磁阻测厚仪通过测量线圈中电阻的变化，即测量线圈中电流的变化来得到物体的厚度。
线圈通电时，电流会通过线圈并产生一个磁场，当磁场通过物体时，磁性材料内部的磁矩会受到磁场的影响而排列，改变电子的运动状态，从而改变了线圈的电阻。
通过测量线圈电阻的变化，即可得到物体的厚度。
总之，磁阻测厚仪利用磁阻效应测量物体的厚度，通过测量线圈中的电阻变化来间接反映物体的厚度。
磁阻效应的测量实验原理
磁阻效应的测量实验原理
磁阻效应实验的原理是利用电流通过磁体时产生的磁场所产生的磁阻变化来测
量电流的大小。
磁阻效应是指材料在外加磁场作用下其电阻发生的变化。
磁阻效应的大小与材料的特性参数磁阻率有关，磁阻率越大，磁阻效应越明显。
实验中通常采用两种不同的材料制作的磁阻式电阻，一种为感应式磁阻式电阻，另一种为磁场敏感型磁阻式电阻。
感应式磁阻式电阻是由磁性材料制成的，当外加磁场发生改变时，材料内部的磁化程度也会发生变化，进而改变电阻值。
通过测量电阻的变化可以间接测量磁场的大小。
磁场敏感型磁阻式电阻是由半导体材料制成的，当通过该电阻的电流发生改变时，材料内部的电荷载流子的自旋会发生改变，进而改变电阻值。
同样通过测量电阻的变化可以间接测量电流的大小。
实验中通常使用电路连接电源和待测电阻，通过测量电阻两端的电压或电流，再根据磁阻效应原理，就可以计算出电流的大小。
需要注意的是，在磁阻效应测量中，外界干扰的磁场会影响测量结果，因此需要
采取屏蔽措施以减小干扰。
总结起来，磁阻效应测量实验通过测量磁阻变化来间接测量电流大小，利用磁阻式电阻的特性来实现测量。
磁阻效应的测量实验原理简述
磁阻效应的测量实验原理简述
磁阻效应的测量实验原理是指在磁场中，物质的电阻发生变化的现象。
它是由于磁场作用下，电子在材料中移动时受到磁场的阻碍而导致电阻增加。
磁阻效应的测量实验可以通过测量电阻的变化来研究材料的磁性质。
磁阻效应的测量实验通常使用恒流源、电压表和磁场，实验过程如下：
1、首先，将恒流源连接到待测物质上，保持电流恒定。
这样可以确保在测量过程中，电流是不变的。
2、接下来，将电压表连接到待测物质的两端，用来测量电阻的变化。
在测量前，可以先测量一下初始电阻，作为参考值。
3、然后，将磁场引入实验装置中。
可以使用一个电磁铁或者永磁体来产生磁场。
将磁场垂直于待测物质的方向，以确保磁场的作用最大化。
4、在引入磁场后，开始测量电阻的变化。
通过电压表测量待测物质的电压差，并根据欧姆定律可以计算出电阻的变化量。
根据实验要求，可以在不同的磁场强度下重复测量。
5、实验结束后，可以绘制出磁场强度和电阻变化的曲线图。
通过观察曲线的形状和变化趋势，可以对物质的磁性质进行初步分析。
总结来说，磁阻效应的测量实验通过测量材料在磁场中的电阻变化，研究材料的磁性质。
实验中通过恒流源和电压表控制和测量电流和电压，在引入磁场后测量电阻的变化，并绘制曲线来分析物质的磁性质。
这样的实验有助于深入理解材料的磁性质以及在磁场中的表现。
mr 梯度磁场强度
Mr梯度磁场强度1.Mr梯度磁场强度简介Mr梯度磁场强度是指在磁场中，磁场强度的空间分布呈现一定的梯度变化。
它通常用向量场来表示，其中每个点的磁场强度都与该点的位置相关。
Mr梯度磁场强度在许多领域都有广泛的应用，如物理学、工程学和医学等。
2.磁场强度的测量方法测量Mr梯度磁场强度的方法有多种，其中常用的方法包括磁通门法、磁阻法和磁强计法等。
磁通门法是通过测量磁通量的变化来计算磁场强度，具有较高的灵敏度和精度。
磁阻法则是利用磁阻效应来测量磁场强度，具有较广的测量范围。
磁强计法则是通过测量感应电动势来计算磁场强度，具有较快的响应速度和较高的测量精度。
3.Mr梯度磁场强度的物理机制Mr梯度磁场强度的物理机制主要涉及到磁场与物质的相互作用。
在磁场中，物质的磁化强度会发生变化，从而引起磁场强度的梯度变化。
此外，磁场强度梯度还与物质的磁导率、磁化率和磁畴结构等因素有关。
因此，研究Mr梯度磁场强度的物理机制有助于深入了解物质的磁学性质和磁畴结构。
4.在物理学中的应用在物理学中，Mr梯度磁场强度可以应用于磁学、电磁学和光学等领域。
例如，在磁学中，可以通过测量Mr梯度磁场强度来研究物质的磁畴结构和磁化过程。
在电磁学中，可以利用Mr梯度磁场强度来研究电磁波的传播和散射特性。
在光学中，可以利用Mr梯度磁场强度来研究光与物质相互作用时的光学非线性效应和光学表面效应等。
5.在工程领域的应用在工程领域中，Mr梯度磁场强度可以应用于电机、发电机、变压器和传感器等领域。
例如，在电机和发电机中，可以利用Mr梯度磁场强度来提高电机的效率和发电机的电压输出。
在变压器中，可以利用Mr梯度磁场强度来减小漏磁通和提高变压器的效率。
在传感器中，可以利用Mr梯度磁场强度来检测磁场的变化和物质的磁学性质等。
6.在医学领域的应用在医学领域中，Mr梯度磁场强度可以应用于核磁共振成像、磁共振成像和磁分离等领域。
例如，在核磁共振成像中，可以利用Mr梯度磁场强度来提高图像的分辨率和对比度。
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实验64 磁阻效应及磁阻效应法测量磁场
磁阻器件由于其灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测、导航系统、伪钞检别、位置测量等探测器。
磁阻器件品种较多，可分为正常磁电阻，各向异性磁电阻，特大磁电阻，巨磁电阻和隧道磁电阻等。
其中正常磁电阻的应用十分普遍。
锑化铟（InSb）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的正常磁电阻，有着十分重要的应用价值。
它可用于制造在磁场微小变化时测量多种物理量的传感器。
本实验使用两种材料的传感器：砷化镓（GaAs）测量磁感应强度和研究锑化铟（InSb）在磁感应强度变化时的电阻，融合霍尔效应和磁阻效应两种物理现象。
【实验目的】
1．了解磁阻现象与霍尔效应的关系与区别；
2．测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系；
3．作出锑化铟传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线；
【实验仪器】
磁阻效应实验仪
【实验原理】
在一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效应。
如图1所示，当材料处于磁场中时，导体或半导体内的载流子将受洛仑兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。
如霍尔电场作
用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，
那么小于或大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，
电阻增大，表现出横向磁阻效应。
如果将图1 中
a、b端短接，霍尔电场将不存在，所有电子将向
a端偏转，磁阻效应更明显。
通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大
小，即用△ρ/ρ(0)表示，其中ρ(0)为零磁场时的电
阻率，设磁电阻阻值在磁感应强度为B的磁场中
电阻率为ρ(B)，则△ρ=ρ(B)－ρ(0), 由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0)正比于△ρ/ρ(0), 这里△R =R(B) －R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表示磁阻效应的大小。
实验证明，当金属或半导体处于较弱磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率ΔR/R（0）正比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中ΔR/R（0）与磁感应强度B呈线性函数关系。
磁阻传感器的上述特性在物理学和电子学方面有着重要应用。
如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为ω的弱正弦波交流磁场中，由于磁电阻相对变化量ΔR/R （0）正比于B2，那么磁阻传感器的电阻R将随角频率2ω作周期性变化。
即在弱正弦波交流磁场中磁阻传感器具有交流电倍频性能。
图1 磁阻效应
若外界交流磁场的磁感强度B 为
0cos B B t ω= （1）
式中，0B 为磁感应强度的振幅，ω为角频率,t 为时间。
设在弱磁场中，
/(0)R R kB ∆= （2）
（2）式中，k 为常量。
假设电流恒定为0I ，由（1）式和（2）式可得
22
02
2
00()(0) (0)(0)
(0)
(0)(0)cos 11 (0)(0)(0)cos 2 2
2
R B R R R R R R R R kB t R R kB R kB t
ωω=+∆∆=+=+=+
+
（3）
（3）式中，2
01(0)(0)2
R R kB +
为不随时间变化的电阻值，而
2
01(0)cos 2 2
R kB t ω为以角频率2ω作余弦
变化的电阻值。
因此，磁阻传感器的电阻值在弱正弦波交流磁场中，将产生倍频交流电阻值变化。
由（3）式可知磁阻上的分压为B 振荡频率两倍的交流电压和一直流电压的叠加。
022
0000()()
11 (0)(0)(0)cos 2
22
(0)cos 2 V B I R B I R R kB I R kB t V V
t ωω=⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦=+ （4）
仪器介绍
仪器的面板结构是图2,与实验仪的联接是图3
图2 磁阻效应实验仪面板图
I M 励磁电流：0~1000mA
连续可调；霍尔、磁阻传感器工作电流I 1(I 2)0~5mA ；水平位移范围±20mm ；霍尔元件的灵敏度k =177mV/mA ·T ；
【实验内容】
1．测定励磁电流和磁感应强度的关系:
测量励磁电流I M 与U H 的关系。
（测量电磁铁的磁化曲线）按图2面板图，把各相应连接线接好（为了避免把电磁铁的励磁电流错接到霍尔元件上,仪器设计时,特地用四芯插座和专用电缆连接励磁电流和励磁线圈。
）
测试开始时，可调节I M =0mA ，处于零磁场状态，调节左边霍尔传感器位置，使霍尔传感器在电磁铁气隙最外边，离气隙中心约20mm 。
调霍尔工作电流I H =5.00mA ，预热５分钟后，测量霍尔传感器的不等位电压U 0≈1.8mV 。
然后调节左边霍尔传感器位置，使传感器印板上0刻度对准电磁铁上中间基准线，面板上继电器控制按钮开关K1和K2均按下。
调励磁电流I M 为0、100、200、300、400、 。
1000mA 。
记录对应数据并绘制电磁铁B ~I M 关系磁化曲线。
由霍尔元件的原理可知，磁场B 的计算公式是：
H H
V B K I =。
2． 测量电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布:
调节励磁电流I M =500mA ，I H =5.00mA 时，测量霍尔输出电压V H 与水平位置X 的关系。
根据中数据作B ~X 关系曲线
3．测量磁感应强度和磁阻变化的关系:
（1）调节传感器位置，使传感器印刷板上0刻度对准电磁铁上中间基准线，把励磁电流先调节为0，释放K1、K2 ，按下K3 ，K4打向上方。
在无磁场的情况下，调节磁阻工作电流I 2，使仪器数字式毫伏表显示电压U 2=800.0mV ，记录此时的I 2数值，此时按下K1、K2 ，记录霍尔输出电压V H ，改变K4方向再测一次V H 值，依次记录数据。
各开关回复原状；
（2）按上述步骤，逐步增加励磁电流，改变I 2，在基本保持U 2=800.0mV 不变的情况下，重复以上过程，将数据记录到自拟的表格中，根据数据作)0(/R R B ∆-关系曲线。
（3）观察并分析曲线中描述变量间的函数关系，分段研究非线性与线性区域的函数关系，用最小二乘法求出变量间的相关系数及函数表达式并写出你对实验结果的结论。
【思考题】
1．什么叫做磁阻效应？霍耳传感器为何有磁阻效应？
2．锑化铟磁阻传感器在弱磁场时和强磁场时的电阻值与磁感应强度关系有何不同？这两种特性有什么应用？
图3 磁阻效应实验仪连接图。