巨磁阻效應(yīng)實驗報告(編輯修改稿)
2025-08-28 20:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輸出電壓從低電平（關(guān)）轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑ㄩ_）時記錄相應(yīng)的正值勵磁電流。GMR模擬傳感器在一定的范圍內(nèi)輸出電壓與磁場強度成線性關(guān)系，可將GMR制成磁場計，測量磁場強度或其它與磁場相關(guān)的物理量。作為應(yīng)用示例，用它來測量電流。由理論分析可知，通有電流I的無限長直導(dǎo)線，與導(dǎo)線距離為r的一點的磁感應(yīng)強度為：B = μ0I/2πr =2 I107/r磁場強度與電流成正比，在r已知的條件下，測得B，就可知I。在實際應(yīng)用中，為了使GMR模擬傳感器工作在線性區(qū)，提高測量精度，還常常預(yù)先給傳感器施加一固定已知磁場，稱為磁偏置，其原理類似于電子電路中的直流偏置。模擬傳感器測量電流實驗原理圖實驗裝置：巨磁阻實驗儀，電流測量組件主要步驟：實驗儀的4伏電壓源接至電流測量組件“巨磁電阻供電”，恒流源接至“待測電流輸入”，電流測量組件“信號輸出”接至實驗儀電壓表。將待測電流調(diào)節(jié)至0，將偏置磁鐵轉(zhuǎn)到遠離GMR傳感器，調(diào)節(jié)磁鐵與傳感器的距離，使輸出約25mV。將電流增大到300mA，按表4數(shù)據(jù)逐漸減小待測電流，從左到右記錄相應(yīng)的輸出電壓于表格“減小電流”行中。當(dāng)電流減至0后，交換恒流輸出接線的極性，使電流反向。再次增大電流，此時電流方向為負，記錄相應(yīng)的輸出電壓。逐漸減小負向待測電流，從右到左記錄相應(yīng)的輸出電壓于表格“增加電流”行中。當(dāng)電流減至0后，交換恒流輸出接線的極性，使電流反向。再次增大電流，此時電流方向為正，記錄相應(yīng)的輸出電壓。將待測電流調(diào)節(jié)至0。將偏置磁鐵轉(zhuǎn)到接近GMR傳感器，調(diào)節(jié)磁鐵與傳感器的距離，使輸出約150mV。用低磁偏置時同樣的實驗方法，測量適當(dāng)磁偏置時待測電流與輸出電壓的關(guān)系。將GMR電橋兩對對角電阻分別置于集成電路兩端，4個電阻都不加磁屏蔽，即構(gòu)成梯度傳感器。 這種傳感器若置于均勻磁場中，由于4個橋臂電阻阻值變化相同，電橋輸出為零。如果磁場存在一定的梯度，各GMR電阻感受到的磁場不同，磁阻變化不一樣，就會有信號輸出。實驗裝置：巨磁阻實驗儀、角位移測量組件。主要步驟：將實驗儀4V電壓源接角位移測量組件“巨磁電阻供電”，角位移測量組件“信號輸出”接實驗儀電壓表。逆時針慢慢轉(zhuǎn)動齒輪，當(dāng)輸出電壓為零時記錄起始角度，以后每轉(zhuǎn)3度記錄一次角度與電壓表的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動48度齒輪轉(zhuǎn)過2齒，輸出電壓變化2個周期。磁讀寫組件用磁卡做記錄介質(zhì)，磁卡通過寫磁頭時可寫入數(shù)據(jù)，通過讀磁頭時將寫入的數(shù)據(jù)讀出來。自行設(shè)計一個二進制碼，按二進制碼寫入數(shù)據(jù)，然后將讀出的結(jié)果記錄下來。實驗裝置：巨磁阻實驗儀，磁讀寫組件，磁卡。主要步驟：實驗儀的4伏電壓源接磁讀寫組件“巨磁電阻供電”，“電路供電”接口接至磁讀寫組件對應(yīng)的“電路供電”輸入插孔，磁讀寫組件“讀出數(shù)據(jù)”接至實驗儀電壓表。同時按下“0/1轉(zhuǎn)換”和“寫確認”按鍵約2秒將讀寫組件初始化，初始化后才可以進行寫和讀。將磁卡有刻度區(qū)域的一面朝前，沿著箭頭標識的方向插入劃槽，按需要切換寫“0”或?qū)憽?”（按“0/1轉(zhuǎn)換”按鍵，當(dāng)狀態(tài)指示燈顯示為紅色表示當(dāng)前為“寫1”狀態(tài)，綠色表示當(dāng)前為“寫0”狀態(tài)）按住“寫確認”按鍵不放，緩慢移動磁卡，根據(jù)磁卡上的刻度區(qū)域線。完成寫數(shù)據(jù)后，松開“寫確認”按鍵，此時組件就處于讀狀態(tài)了，將磁卡移動到讀磁頭出，根據(jù)刻度區(qū)域在電壓表上讀出的電壓。（1）由于巨磁阻傳感器具有磁滯現(xiàn)象，因此，在實驗中，恒流源只能單方向調(diào)節(jié)，不可回調(diào)。否則測得的實驗數(shù)據(jù)將不準確。（2）測試卡組件不能長期處于“寫”狀態(tài)。 GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量Uout=UINΔR/(2RΔR)電路連接圖如上圖所示，其中Uba=Uout，R1=R2=R3=R4=R當(dāng)通電時，R1與R2均減小ΔR。Ub=UINR/(2RΔR)Ua=UIN(RΔR)/(2RΔR)Uout=Uba=UbUa= UINΔR/(2RΔR)根據(jù)B=181。0nI，其中181。0=4π10 7N/A2，n=24000匝/米，1特斯拉=104高斯，可得每個電流值I對應(yīng)的磁感應(yīng)強度，有如下表格：勵磁電流/mA1009080706050輸出電壓/V（電流減?。┹敵鲭妷?V（電流增
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