研究性实验报告各向异性磁阻传感器与磁场测量.docx

北京航空航天大学研究性实验报告 1 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 第二作者学 院：航空科学与工程学院 专 业：飞行器设计与工程 班 级：110519 2013年5月14日 PAGE \* MERGEFORMAT15 目录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc356500092 摘要  PAGEREF _Toc356500092 \h 1  HYPERLINK \l _Toc356500093 关键词  PAGEREF _Toc356500093 \h 1  HYPERLINK \l _Toc356500094 一、实验要求  PAGEREF _Toc356500094 \h 1  HYPERLINK \l _Toc356500095 二、实验原理  PAGEREF _Toc356500095 \h 1  HYPERLINK \l _Toc356500096 三、实验仪器介绍  PAGEREF _Toc356500096 \h 2  HYPERLINK \l _Toc356500097 四、实验内容  PAGEREF _Toc356500097 \h 4  HYPERLINK \l _Toc356500098 1、测量前的准备工作  PAGEREF _Toc356500098 \h 4  HYPERLINK \l _Toc356500099 2、磁阻传感器特性测量  PAGEREF _Toc356500099 \h 5  HYPERLINK \l _Toc356500100 3、测量磁阻传感器的各向异性特性  PAGEREF _Toc356500100 \h 6  HYPERLINK \l _Toc356500101 4、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量  PAGEREF _Toc356500101 \h 7  HYPERLINK \l _Toc356500102 5、地磁场测量  PAGEREF _Toc356500102 \h 10  HYPERLINK \l _Toc356500103 五、思考题  PAGEREF _Toc356500103 \h 10  HYPERLINK \l _Toc356500104 六、误差分析  PAGEREF _Toc356500104 \h 11  HYPERLINK \l _Toc356500105 七、AMR传感器的应用举例  PAGEREF _Toc356500105 \h 11  HYPERLINK \l _Toc356500106 八、实验感想  PAGEREF _Toc356500106 \h 11  HYPERLINK \l _Toc356500107 参考文献  PAGEREF _Toc356500107 \h 12  HYPERLINK \l _Toc356500108 附录——原始实验数据(影印版)  PAGEREF _Toc356500108 \h 13   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 熟悉和了解AMR的原理 测量磁阻传感器的磁电转换特性和各向异性特性 测量赫姆霍兹线圈的磁场分布 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。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－Rmin)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