1、物理观察实验报告磁阻传感器/ 地磁场测量一、 关于磁阻传感器磁 阻 效 应 传 感 器 是 根 据 磁 性 材 料 的 磁 阻 效 应 制 成 的 一 种 传 感 器 。 广 泛应 用 于 工 业 ， 汽 车 制 造 ， 以 及 可 用 于 地 磁 场 测 量 。二、 磁阻传感器原理(如图 1)磁 性 材 料 (如 坡 莫 合 金 )具 有 各 向 异 性 ， 对 它 进 行 磁 化 时 ， 其 磁 化 方 向将 取 决 于 材 料 的 易 磁 化 轴 、 材 料 的 形 状 和 磁 化 磁 场 的 方 向 。 当 给 带 状坡 莫 合 金 材 料 通 电 流 时 ， 材 料 的 电 阻 取
2、决 于 电 流 的 方 向 与 磁 化 方 向 的夹 角 。 如 果 给 材 料 施 加 一 个 磁 场 B(被 测 磁 场 )，就 会 使 原 来 的 磁 化 方 向 转 动 。 如 果 磁 化 方 向转 向 垂 直 于 电 流 的 方 向 ， 则 材 料 的 电 阻 将 减小 ;如 果 磁 化 方 向 转 向 平 行 于 电 流 的 方 向 ， 则材 料 的 电 阻 将 增 大 。 磁 阻 效 应 传 感 器 一 般 有四 个 这 样 的 电 阻 组 成 ， 并 将 它 们 接 成 电 桥 。在 被 测 磁 场 B 作 用 下 ， 电 桥 中 位 于 相 对 位 置的 两 个 电 阻 阻
3、值 增 大 ， 另 外 两 个 电 阻 的 阻 值减 小 。 在 其 线 性 范 围 内 ， 电 桥 的 输 出 电 压 与被 测 磁 场 成 正 比 。三、 磁阻传感器/地磁场测量的实验过程( 如图 2)1.将磁阻传感器放在赫姆霍兹线圈公共轴线中点，使管脚和磁感应强度方向平行。 2. 从 0 开始每隔 10mA 改变励磁电流，分别测量出励磁电流为正向和反向时磁阻传感器的输出电压 1U和 2， 2/)(1U。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。3.用亥姆霍磁线圈产生的磁场磁感应强度作为已知量，采用最小二乘法拟合，测量磁阻传感器的灵敏度 K。4.将磁阻传感器平行
4、固定在转盘上，调整转盘至水平(可用水准器指示)。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 1U后，再旋转转盘，记录传感器输出最小电压 2，由 KBU2/1，求得当地地磁场水平分量 。5.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 900。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 1和 2，同时记录此最大读数 1U和 2。由 2/)(1计算磁倾角 的值。测量 10 组 值，求其平均值。图 1 磁阻传感器示意图图 2 地磁场测量/磁阻传感器演示物理观察实验报告6.由 KBU2/1，计算地磁场磁感应强度 B的值。并计算地磁场的垂直分量 sin。四、 生活中的磁阻传感器(如图 3) 磁阻传感器在生活中有广泛用途。例如铁矿浓度检测，各种磁场的测量，而同时也有更多领域正在尝试将磁阻传感器融入其中。比如有人尝试在水表中利用磁阻传感器。图 3 水表中的磁阻传感器
