用磁阻效应测量地磁场
用各向异性磁阻效应测量磁场实验目的
用各向异性磁阻效应测量磁场实验目的： 1．了解各向异性磁阻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．测量地磁场实验仪器：ZKY-DCC 磁场实验仪，电源，水平校准仪，导线等。
实验原理：磁场的测量可利用电磁感应、霍耳效应以及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。
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器就是利用磁阻效应制成的，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。
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。
铁磁材料的电阻同电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻Rmax 最大，电流与磁化方向垂直时电阻Rmin 最小，电流与磁化方向成θ 角时，电阻可表示为：R Rmin＋Rmax－Rmincos2θ 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。
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。
测量地磁场实验报告
测量地磁场实验报告一、实验目的地磁场是地球的重要物理场之一，测量地磁场对于研究地球的内部结构、地质演化以及导航等领域都具有重要意义。
本次实验的目的是通过多种方法测量地磁场的强度和方向，加深对磁场概念的理解，并掌握相关实验仪器的使用。
二、实验原理1、磁阻传感器法磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，当磁场发生变化时，传感器的电阻值会发生相应的变化。
通过测量电阻值的变化，可以计算出磁场的强度和方向。
2、霍尔效应法当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象称为霍尔效应。
通过测量霍尔电势差，可以计算出磁场的强度。
3、磁通门传感器法磁通门传感器是利用高导磁率的软磁材料在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量磁场的一种传感器。
三、实验仪器1、磁阻传感器实验仪包括磁阻传感器、信号处理电路、数据采集系统等。
2、霍尔效应实验仪包含霍尔元件、恒流源、电压表等。
3、磁通门传感器实验仪由磁通门传感器、放大器、示波器等组成。
4、指南针四、实验步骤1、磁阻传感器法（1）将磁阻传感器安装在实验支架上，并调整其方向，使其与地磁场方向平行。
（2）连接实验仪器，打开电源，预热一段时间。
（3）通过数据采集系统读取磁阻传感器输出的电压信号，并根据传感器的灵敏度计算出磁场强度。
（4）旋转磁阻传感器，测量不同方向上的磁场强度，从而确定地磁场的方向。
2、霍尔效应法（1）将霍尔元件安装在实验支架上，并接入恒流源和电压表。
（2）调整霍尔元件的位置，使其处于地磁场中。
（3）测量霍尔元件两端的电压，并根据霍尔系数和电流计算出磁场强度。
3、磁通门传感器法（1）连接磁通门传感器实验仪的各个部分，打开电源。
（2）将磁通门传感器放置在水平面上，调整示波器的参数，观察输出信号。
（3）根据输出信号的幅度和相位，计算地磁场的强度和方向。
4、指南针法（1）将指南针水平放置在桌面上，待其稳定后，读取指南针指示的方向，即为地磁场的方向。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/77c337063868011ca300a6c30c2259010302f376.png)
[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。
用磁阻效应测量地磁场
用磁阻效应测量地磁场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⊥⊥=+-P （1）其中ρP 、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。
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。
磁阻效应法测量磁场
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。
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32 用磁阻传感器测量地磁场
实验32 用磁阻传感器测量地磁场地磁场的数值较小约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定地磁场磁感应强度及地磁磁感应强度的水平分量和垂直分量；测量地磁场的磁倾角。
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．了解磁阻传感器的特性；2．掌握测量地磁场的一种重要方法。
[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1所示，该薄膜的电阻率ρ(θ)依赖于磁化强度M 和电流I 方向的夹角θ ，具有以下关系式θρρρθρ2cos )//()(⊥⊥-+= (1)其中⊥ρρ、//分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。
当沿着坡莫合金膜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，坡莫合金膜的电阻值会发生较大的变化，利用这一变化，可以测量磁场的大小和方向。
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构成一个非平衡直流电桥(关于直流电桥，请阅实验 )，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，如图5-50所示。
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：/b U U R R =⨯∆(2)式中U b 是电桥的工作电压，∆R/R 是外磁场引起的磁电阻阻值的相对变化。
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。
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。
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
实验6磁阻传感器测量地磁场实验
实验6 用磁阻传感器测量地磁场实验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、了解测量地磁场的一种重要方法。
[实验仪器]测量地磁场装置如图6-1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)[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31-2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 图6-1 磁阻传感器测量地磁场实验装置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。
基于磁阻效应的地磁场探测研究
基于磁阻效应的地磁场探测研究地磁场是地球周围的一种磁场，其强度和方向会随着时间和地点的变化而变化。
地磁场的变化对于地球物理学、地质学、天文学等领域都有着重要的意义。
因此，对地磁场进行探测和研究是非常有必要的。
本文主要介绍了基于磁阻效应的地磁场探测研究。
一、磁阻效应的基本原理磁阻效应是一种基于磁性材料的电阻率随磁场变化而变化的物理效应。
当磁性材料受到外加磁场作用时，其磁矩会发生变化，从而导致电阻率的变化。
根据这一原理，可以设计出一种基于磁阻效应的磁场传感器，用于测量外界磁场的大小和方向。
二、基于磁阻效应的地磁场探测原理地磁场是一种弱的磁场，其强度通常在几十到几百微特斯拉之间。
为了探测这种弱磁场，需要使用高灵敏度的磁场传感器。
基于磁阻效应的磁场传感器具有高灵敏度、响应速度快、体积小、功耗低等优点，因此被广泛应用于地磁场探测领域。
基于磁阻效应的地磁场探测原理如下：将一组磁性材料制成一个薄膜，通过薄膜中的电流和外界磁场之间的相互作用，测量薄膜的电阻率随外界磁场的变化情况。
由于地磁场的强度较弱，因此需要使用高灵敏度的磁场传感器，同时需要考虑到环境因素对于地磁场的影响，如地面的振动、温度变化等。
三、基于磁阻效应的地磁场探测技术的应用基于磁阻效应的地磁场探测技术广泛应用于地球物理学、地质学、天文学等领域。
其中，地球物理学是应用最为广泛的领域之一。
地球物理学家通过对地磁场的探测和研究，可以了解地球内部的结构和演化过程，从而为地球科学的研究提供基础数据和支撑。
在地磁场探测技术的应用中，基于磁阻效应的磁场传感器具有以下优点：1. 灵敏度高：基于磁阻效应的磁场传感器具有高灵敏度，可以探测到微弱的磁场信号。
2. 响应速度快：基于磁阻效应的磁场传感器响应速度快，可以实时地测量地磁场的变化。
3. 体积小：基于磁阻效应的磁场传感器体积小，便于安装和携带。
4. 功耗低：基于磁阻效应的磁场传感器功耗低，可以长时间连续工作。
四、基于磁阻效应的地磁场探测技术的发展趋势随着科技的不断发展，基于磁阻效应的地磁场探测技术也在不断地进步和完善。
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。
地磁的测量实验报告
一、实验目的1. 了解地磁场的概念和基本特性。
2. 掌握地磁场的测量方法及原理。
3. 通过实验，学会使用磁力仪进行地磁测量，并分析实验数据。
二、实验原理地磁场是指地球表面及其附近空间存在的磁场。
地磁场的测量方法主要有磁力仪测量和卫星测量等。
本实验采用磁力仪测量地磁场，利用磁阻效应原理，通过测量物质在磁场中电阻率的变化来确定地磁场的强度。
三、实验仪器与设备1. 磁力仪：用于测量地磁场的强度和方向。
2. 传感器：用于将磁场强度转换为电信号。
3. 数据采集器：用于采集传感器输出的电信号，并进行处理。
4. 地磁基准面：用于确定地磁场的方向。
四、实验步骤1. 安装磁力仪：将磁力仪安装在实验平台上，确保磁力仪与实验平台平行。
2. 调整传感器：将传感器与磁力仪连接，调整传感器位置，使传感器与磁力仪保持一定的距离。
3. 数据采集：启动数据采集器，记录传感器输出的电信号，同时记录实验时间、地点、温度等信息。
4. 数据处理：将采集到的数据输入计算机，进行数据处理和分析。
五、实验数据及处理1. 实验数据：| 时间（时:分:秒） | 磁场强度（nT） | 方位角（°） || :--------------: | :-------------: | :----------: || 08:00:00 | 25.6 | 0.1 || 08:05:00 | 25.7 | 0.2 || 08:10:00 | 25.8 | 0.3 || 08:15:00 | 25.9 | 0.4 || 08:20:00 | 26.0 | 0.5 |2. 数据处理：（1）计算磁场强度的平均值：Σ磁场强度 / 数据个数 = (25.6 + 25.7 + 25.8 + 25.9 + 26.0) / 5 = 25.8 nT（2）计算磁场强度的标准差：σ = √[Σ(磁场强度 - 平均值)² / 数据个数] = √[(25.6 - 25.8)² + (25.7 - 25.8)² + (25.8 - 25.8)² + (25.9 - 25.8)² + (26.0 - 25.8)²] / 5 = 0.1 nT六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了地磁场的测量方法及原理。
[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/1950541fbe1e650e52ea99b4.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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.测量磁倾角
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 B∥方向放 置，只是方向转 90°（使转盘面处于地磁子午面方向） 。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β 1 和β 2 ， 同时记录 此最大读 数
U1
和
U2
。由磁倾角
误差为： E
B/ / -B/ / 标准 B/ / 标准
100%=
0.323 0.314 0.323
100%=2.8%
3.测量磁倾角
U B U1 2 / 2K U U1 2 / 2 KB
磁倾角：
4.67 (0.97) 2 6.26
0.450 104 T
5
I / mA
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
2.测量地磁场的水平分量
最大电压角度：179°40′ 最小电压角度：178°30′ 传感器输出电压：2.81mv 传感器输出电压：-1.12mv
3.测量磁倾角
最大电压角度：51°28′ 最小电压角度：52°24′ 传感器输出电压：4.67mv 传感器输出电压：-0.97mv
五、数据处理：
1、测量磁阻传感器的灵敏度 K
输出电压 Uout 与外界磁场的磁感应强度成正比关系：
Uout U0 KB
7 2 亥姆霍兹线圈每个线圈匝数 N=500 匝，线圈的半径 r=10cm；真空磁导率 0 4 10 N / A 。
B
80 NI 8 4 107 500 I 44.96 104 I R53/ 2 0.100 53/ 2
R U out Ub 传感器内的惠斯通电桥
对于一定的工作电压，磁阻传感器输出电压 Uout 与外界磁场的磁感应强度成正比关系：
Uout U0 KB
亥姆霍磁线圈公共轴线中心点位置的磁感应强度为
（3）
B
0 NI 8
用磁阻效应测量地磁场
课程：综合物理实验 专业班号：****** 姓名：** 学号：****** 实验日期：2011 年**月**日 交报告日期：2011 年**月**日 同组者： 第1页共5页
一、实验原理
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。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：
( ) ( )cos2
其中
（1）
、
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 磁阻传感器内部结构如图 2 所示。 图 2 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 Uout 可以用下式表示为：
( 1 2 ) / 2 计算β的值。
4.计算地磁场强度和地磁场的垂直分量
由
U2 | / 2 KB | U1
，计算地磁场磁感应强度 B 的值，并计算地磁场的垂直分量 B⊥=Bs inβ。
2
四、原始数据记录：
1、测量磁阻传感器的灵敏度 K
励磁电流 正向 U1/mV 2.85 5.67 8.49 11.32 14.11 16.87 反向 U2/mV -2.87 -5.69 -8.52 -11.35 -14.18 -16.99
R 53/ 2
（4）
其中 N 为线圈匝数，I 为线圈流过的电流强度，R 为亥姆霍磁线圈的平均半径，μ0 为真空磁导 率。
1
二、实验装置
测量地磁场装置如图 3 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 姆霍磁线圈、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3
励磁电流
磁感应强度
正向 U1/mV 2.85 5.67 8.49 11.32 14.11 16.87
反向 U2/mV -2.87 -5.69 -8.52 -11.35 -14.18 -16.99
平均
I / mA
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 线性拟合图如下：
B /104 T
传感器特性测量装置
图 4 用磁阻传感器测量地磁场实验装置
三、实验内容
测量校园内教学主楼 5 层地磁场参量 1、测量磁阻传感器的灵敏度 K
使传感器的感应面与亥姆霍磁线圈轴线垂直。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。 分别取励磁电流为 10.0mA、20.0mA、30.0mA、40.0mA、50.0mA、60.0mA，同时分别记录正向 输出电压 U1 和反向输出的电压 U2。 根据测量的数据, 用最小二乘法拟合，求出该磁阻传感器的灵敏度 K。
误差为：
垂直分量：
4
六、注意事项
1. 测量地磁场水平分量，须将转盘调节至水平；测量地磁场 地磁子午面方向。 2. 实验仪器周围的一定范围内不应存在铁磁金属物体，以保证测量结果的准确性。
U 总 和磁倾角 时，须将转盘面处于
七、思考题
1. 磁阻传感器和霍耳传感器在工作原理和使用方法方面各有什么特点和区别？ 答：磁阻元件类似霍尔元件，但它的工作原理是利用半导体材料的磁阻效应(或称高斯效应)。与 霍尔效应的区别如下；即霍尔电势是指垂直于电流方向的横向电压，而磁阻效应则是沿电流方向的电 阻变化。 霍耳传感器的工作原理是基于霍耳效应，一般用它可以直接测量霍耳电势差的大小，测出磁场强 度，也可用以判别磁感应强度方向。 磁阻传感器是利用置于磁场中的合金带自身的阻值发生变化来测量磁场的大小和方向。与大多数 固态传感器一样，磁阻传感器的工作电路是以非平衡电桥形式输出，它直接将磁阻变化转换成电压输 出。 2. 如果在测量地磁场时，在磁阻传感器周围较近处，放一个铁钉，对测量结果将产生什么影响？ 答： 铁磁性物质放在磁阻传感器周围较近处， 将干扰地磁场的大小， 甚至干扰局部地磁场的方向， 使测量结果发生异常。利用这一点可以探测铁矿。
2.测量地磁场的水平分量
将亥姆霍兹线圈与直流电源的连接线拆去，将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平, 把转盘刻度调节到θ=0, 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 U∥1 后，再反向旋转转盘 180°，记录传感器 输出最小电压 U∥2，求得当地地磁场水平分量 B∥。
0.45 0.90 1.35 1.80 2.25 2.70
U
/mV
2.86 5.68 8.505 11.335 14.145 16.93
3
Equation Adj. R-Square B
y = a + b*x 0.99999 Value Intercept Slope 0.05167 6.25873 Standard Error 0.01433 0.00818
(1 2 ) / 2 (51028' 52024') / 2 51056'
51056'-500 29' -标准 E 100%= 100%=2.9% 标准 500 29'
B B sin B sin 51056' 0.450 104 0.79 0.354 104 T
U/mV
16
B
12
8
4
B/10^-4T
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
图一 U-B 线性拟合曲线 由实验数据处理图像得：y=6.26x+0.05 即：
Uout =6.26B+0.05
K 6.26mV/104 T
2.测量地磁场的水平分量
由
2.81 （ 1.12） U//1 U//2 / 2 KB// B/ / U / /1 U / /2 / 2 K 0.314 104 T 2 6.26