巨磁阻效應(yīng)實驗報告

1、基礎(chǔ)物理實驗研究性實驗報告巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)用目錄摘要 11 . 基本原理 12 .實驗儀器 22.1 實驗儀主機 22.2 基本特性組件模塊 32.3 電流測量組件 32.4 角位移測量組件 32.5 磁讀寫組件 43 .實驗內(nèi)容 43.1 gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量 43.2 gmr 磁阻特性測量 53.3 gmr 開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量 53.4 用gmr模擬傳感器測量電流 63.5 gmr 梯度傳感器的特性及應(yīng)用 73.6 磁記錄與讀出 74 .注意事項 85 .數(shù)據(jù)處理 85.1 gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量 85.1.1 公式推導(dǎo) 85.1.2 gm

2、r模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性數(shù)據(jù)處理 95.2 gmr磁阻特t測量105.3 gmr開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量 115.4 用gmr模擬傳感器測量電流 115.5 gmr梯度傳感器的特性及應(yīng)用 125.6 磁記錄與讀出 136 .誤差分析 137 .結(jié)果討論 148 .實驗總結(jié) 14參考文獻 15附錄 15摘要本文的主要內(nèi)容包括對 gmr真擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性、gmr?阻特性、gmr 開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性的測量及探究， 對運用gmr真擬傳感器測量 電流的探究，對gm就度傳感器的特性探究及應(yīng)用，以及磁記錄與磁讀出的原理 與過程。通過具體實驗數(shù)據(jù)處理，進一步理解實驗的原理

3、及步驟，并作出相應(yīng)的 誤差分析與結(jié)果討論。最后，對本次實驗進行總結(jié)并表達感想。關(guān)鍵詞：gmr傳感器，實驗,數(shù)據(jù)處理，總結(jié)1 .基本原理根據(jù)導(dǎo)電的微觀機理，電子在導(dǎo)電時并不是沿電場直線前進， 而是不斷和品 格中的原子產(chǎn)生碰撞（又稱散射），每次散射后電子都會改變運動方向，總的運 動是電場對電子的定向加速與這種無規(guī)散射運動的疊加。稱電子在兩次散射之間走過的平均路程為平均自由程，電子散射幾率小，則平均自由程長，電阻率低。 電阻定律r=l/s中，把電阻率視為常數(shù)，與材料的幾何尺度無關(guān)，這是因為通 常材料的幾何尺度遠大于電子的平均自由程（例如銅中電子的平均自由程約 34nm）,可以忽略邊界效應(yīng)。當(dāng)材料的幾

4、何尺度小到納米量級，只有幾個原子的 厚度時（例如，銅原子的直徑約為0.3nm）,電子在邊界上的散射幾率大大增加， 可以明顯觀察到厚度減小，電阻率增加的現(xiàn)象。電子除攜帶電荷外，還具有自旋特性，自旋磁矩有平行或反平行于外磁場兩 種可能取向。實驗證明，在過渡金屬中，自旋磁矩與材料的磁場方向平行的電子， 所受散射幾率遠小于自旋磁矩與材料的磁場方向反平行的電子。總電流是兩類自旋電流之和；總電阻是兩類自旋電流的并聯(lián)電阻，這就是所謂的兩電流模型。下圖所示的多層膜結(jié)構(gòu)中，無外磁場時，上下兩層磁性材料是反平行（反鐵 磁）耦合的。施加足夠強的外磁場后，兩層鐵磁膜的方向都與外磁場方向一致， 外磁場使兩層鐵磁膜從反平

5、行耦合變成了平行耦合。無外磁場時頂層磁場方向頂層鐵磁膜中間導(dǎo)電層底層鐵磁膜無外磁場時底層磁場方向圖1多層膜gmr結(jié)構(gòu)圖有兩類與自旋相關(guān)的散射對巨磁電阻效應(yīng)有貢獻：其一，界面上的散射。無外磁場時，上下兩層鐵磁膜的磁場方向相反，無論 電子的初始自旋狀態(tài)如何，從一層鐵磁膜進入另一層鐵磁膜時都面臨狀態(tài)改變 （平行-反平行，或反平行-平行），電子在界面上的散射幾率很大，對應(yīng)于高 電阻狀態(tài)。有外磁場時，上下兩層鐵磁膜的磁場方向一致， 電子在界面上的散射 幾率很小，對應(yīng)于低電阻狀態(tài)。其二，鐵磁膜內(nèi)的散射。即使電流方向平行于膜面，由于無規(guī)散射，電子也 有一定的幾率在上下兩層鐵磁膜之間穿行。無外磁場時，上下兩層

6、鐵磁膜的磁場 方向相反，無論電子的初始自旋狀態(tài)如何，在穿行過程中都會經(jīng)歷散射幾率小(平 行)和散射幾率大(反平行)兩種過程，兩類自旋電流的并聯(lián)電阻相似兩個中等 阻值的電阻的并聯(lián)，對應(yīng)于高電阻狀態(tài)。有外磁場時，上下兩層鐵磁膜的磁場方 向一致，自旋平行的電子散射幾率小，自旋反平行的電子散射幾率大，兩類自旋 電流的并聯(lián)電阻相似一個小電阻與一個大電阻的并聯(lián)，對應(yīng)于低電阻狀態(tài)。2 .實驗儀器實驗所用儀器與主要組件簡介如下:2.1 實驗儀主機如圖為巨磁阻實驗儀系統(tǒng)的實驗儀前面板圖。包括：(1)輸入部分電流表部分：可做為一個獨立的電流表使用。兩個檔位：2ma檔和200ma檔，可通過電流量程切換開關(guān)選擇合適的

7、電流檔位測量電流。電壓表部分：可做為一個獨立的電壓表使用。兩個檔位：2v檔和200mv檔，可通過電壓量程切換開關(guān)選擇合適的電壓檔位。(2)輸出部分包流源部分：可變恒流源，對外提供電流包壓源部分：提供gmr傳感器工作所需的4v電源和運算放大器工作所需的土8v電源。巨磁阻實驗儀操作面板2.2 基本特性組件模塊基本特性組件由gmr模擬傳感器、螺線管線圈、輸入輸出插孔組成，用以 對gmr的磁電轉(zhuǎn)換特性，磁阻特性進行測量。gmr傳感器置于螺線管的中央。螺線管用于在實驗過程中產(chǎn)生大小可計算 的磁場，由理論分析可知，無限長直螺線管內(nèi)部軸線上任一點的磁感應(yīng)強度為：b= wnl式中n為線圈密度，i為流經(jīng)線圈的電

8、流強度，采用國際單位制時，由上式計算出的磁感應(yīng)強度單位為特斯拉（1特斯拉=10000高斯， 0 410 7h / m為真空中的磁導(dǎo)率）基本特性組件2.3 電流測量組件電流測量組件將導(dǎo)線置于 gmr模擬傳感器近旁，用gmr傳感器測量導(dǎo)線通 過不同大小電流時導(dǎo)線周圍的磁場變化， 就可確定電流大小。與一般測量電流需 將電流表接入電路相比，這種非接觸測量不干擾原電路的工作，具有特殊的優(yōu)點o電流測量組件2.4 角位移測量組件角位移測量組件用巨磁阻梯度傳感器作傳感元件， 鐵磁性齒輪轉(zhuǎn)動時，齒牙 干擾了梯度傳感器上偏置磁場的分布，使梯度傳感器輸出發(fā)生變化，每轉(zhuǎn)過一齒， 就輸出類似正弦波一個周期的波形。利用該

9、原理可以測量角位移（轉(zhuǎn)速，速度）。 汽車上的轉(zhuǎn)速與速度測量儀就是利用該原理制成的。角位移測量組件2.5 磁讀寫組件磁讀寫組件用于演示磁記錄與讀出的原理。 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。磁讀寫組件3 .實驗內(nèi)容3.1 gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量在將gmr構(gòu)成傳感器時，為了消除溫度變化等環(huán)境因素對輸出的影響, 般采用橋式結(jié)構(gòu)，圖9是某型號傳感器的結(jié)構(gòu)。a幾何結(jié)構(gòu)b電路連接圖9 gmr模擬傳感器結(jié)構(gòu)圖對于電橋結(jié)構(gòu)，如果4個gmr電阻對磁場的響應(yīng)完全同步，就不會有信號 輸出。圖9中，將處在電橋?qū)俏恢玫膬蓚€電阻 r& r4覆蓋一層高導(dǎo)磁率的材 料

10、如坡莫合金，以屏蔽外磁場對它們的影響，而 r1、r2阻值隨外磁場改變。設(shè) 無外磁場時4個gmr電阻的阻值均為r, r1、r2在外磁場作用下電阻減小a r, 簡單分析表明，輸出電壓：uout=uin a r/(2r-a r)實驗裝置：巨磁阻實驗儀，基本特性組件。主要步驟：將基本特性組件的功能切換按鈕切換為“傳感器測量” ，實驗儀的4 伏電壓源接至基本特性組件“巨磁電阻供電”，包流源接至“螺線管電流輸入”， 基本特性組件”模擬信號輸出”接至實驗儀電壓表。調(diào)節(jié)勵磁電流，從100ma開始逐漸減小，每隔10ma記錄相應(yīng)的輸出電壓 于表格中。當(dāng)電流減至0后，交換包流輸出接線的極性，使電流反向。再次增大 電

11、流，并記錄相應(yīng)的輸出電壓。電流至一 100ma后，逐漸減小負向電流，記錄 相應(yīng)的輸出電壓，當(dāng)電流減至0后，交換包流輸出接線的極性，使電流反向。再 次增大電流，記錄相應(yīng)的輸出電壓，直到 100ma。3.2 gmr磁阻特性測量為對構(gòu)成gmr模擬傳感器的磁阻進行測量。將基本特性組件的功能切換按 鈕切換為“巨磁阻測量”，此時被磁屏蔽的兩個電橋電阻 r3,r4被短路，而r1,r2 并聯(lián)。將電流表串連進電路中，測量不同磁場時回路中電流的大小， 就可計算磁 阻。磁阻特性測量原理圖實驗裝置：巨磁阻實驗儀，基本特性組件。主要步驟：將基本特性組件功能切換按鈕切換為“巨磁阻測量”，實驗儀的4伏電壓源串連電流表后接至

12、基本特性組件“巨磁電阻供電”，包流源接至“螺線管 電流輸入”。調(diào)節(jié)勵磁電流，從100ma開始逐漸減小磁場強度，每隔10ma記錄相應(yīng)的 磁阻電流到表格中。當(dāng)電流減至 0后，交換包流輸出接線的極性，使電流反向。 再次增大電流，并記錄相應(yīng)的輸出電壓。電流至一100ma后，逐漸減小負向電流，記錄相應(yīng)的磁阻電流，直到電流 100ma。電流到0時同樣需要交換恒流輸出接線的極性。3.3 gmr開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量將gmr模擬傳感器與比較電路，晶體管放大電路集成在一起，就構(gòu)成 gmr 開關(guān)（數(shù)字）傳感器。/高 20 100102030模擬傳感器測量電流實驗原理圖圖13 gmr開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)

13、圖圖14 gmr開關(guān)傳感器磁電轉(zhuǎn)換特性實驗裝置：巨磁阻實驗儀，基本特性組件。主要步驟：將基本特性組件的功能按鈕切換為“傳感器測量”，實驗儀的4伏電壓源接至基本特性組件“巨磁電阻供電”，“電路供電”接口接至基本特性組件對應(yīng)的“電路供電”輸入插孔，包流源接至“螺線管電流輸入”，基本特性組件“開 關(guān)信號輸出”接至實驗儀電壓表。從50ma逐漸減小勵磁電流，輸出電壓從高電平（開）轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑P(guān)）時記 錄相應(yīng)的勵磁電流。當(dāng)電流減至 0后，交換包流輸出接線的極性，使電流反向。 再次增大電流，此時流經(jīng)螺線管的電流與磁感應(yīng)強度的方向為負， 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)的負值勵磁電流。將

14、電流調(diào)至一50ma,逐漸減小負向電流，輸出電壓從高電平（開）轉(zhuǎn)變?yōu)?低電平（關(guān)）時記錄相應(yīng)的負值勵磁電流，電流到0時同樣需要交換包流輸出接 線的極性。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。3.4 用gmr模擬傳感器測量電流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 =1/2疔=2 lx10-7/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

15、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。v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”，包流源接 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，交換包流輸出接線的極 性，使電流反向。再次增大電流，此時電流方向為負，記錄

16、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，交換包流輸出接線的極性，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00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 150mvo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。3.5 gmr梯度傳感器的特性及應(yīng)用將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。圖17 gmr梯度傳感器結(jié)構(gòu)圖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

17、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。3.6 磁記錄與讀生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

18、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(biāo)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

19、表上讀出的電壓。4 .注意事項（1）由于巨磁阻傳感器具有磁滯現(xiàn)象，因此，在實驗中，包流源只能單方向調(diào) 節(jié)，不可回調(diào)。否則測得的實驗數(shù)據(jù)將不準(zhǔn)確。（2）測試卡組件不能長期處于“寫”狀態(tài)。5 .數(shù)據(jù)處理5.1 gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量5.1.1公式推導(dǎo)電路連接圖如上圖所示，其中uba=uout, ri=r2=r=r=r當(dāng)通電時，ri與r2減減小a roub=uin - r/(2r-a r)ua=uin - (r-a r)/(2r-a r)uout=uba=ub-ua= uin - a r/(2r-a r)5.1.2gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性數(shù)據(jù)處理一電濡減小 一一電濡增大根據(jù)b= n

20、i,其中 =4兀x 10-7n/a2, n=24000匝/米，1特斯拉二104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?。?.2820.2810.2780.2640.2350.199輸出電壓/v （電流增大）0.280.2780.2730.2550.2260.1867磁感應(yīng)強度/g30.15927.14324.12721.11218.09615.080勵磁電流/ma403020100-10輸出電壓/v （電流減?。?.16050.12090.08350.04810.01620.0339輸出電壓/v （電流增大）0.148

21、0.10990.07360.040.01290.0441磁感應(yīng)強度/g12.0649.0486.0323.0160-3.016勵磁電流/ma-20-30-40-50-60-70輸出電壓/v （電流減?。?.06680.10330.14110.17950.2180.251輸出電壓/v （電流增大）0.07870.11520.15280.1910.2280.257磁感應(yīng)強度/g-6.032-9.048-12.064-15.080-18.096-21.112勵磁電流/ma-80-90-100輸出電壓/v （電流減小）0.2710.2780.28輸出電壓/v （電流增大）0.2740.2790.28磁

22、感應(yīng)強度/g-24.127-27.143-30.159以磁感應(yīng)強度b作橫坐標(biāo)，電壓表的讀數(shù)為縱坐標(biāo)，作出磁電轉(zhuǎn)換特性曲線如下:1.2 gmr磁阻特性測量根據(jù)r=u/i,可得到每個磁阻電流對應(yīng)的磁阻，有如下表格:勵磁電流/ma1009080706050磁感應(yīng)強度/g30.15927.14324.12721.11218.09615.080磁阻電流/ma （電流減?。?.821.8191.8151.8021.7761.742磁阻/k q2.19782.19902.20392.21982.25232.2962磁阻電流/ma （電流增大）1.821.8181.8131.7961.7671.734磁阻/k

23、 q2.19782.20022.20632.22722.26372.3068勵磁電流/ma403020100-10磁感應(yīng)強度/g12.0649.0486.0323.0160-3.016磁阻電流/ma （電流減?。?.7081.6741.6421.6121.5851.6磁阻/k q2.34192.38952.43612.48142.52372.5磁阻電流/ma （電流增大）1.6991.6651.6341.6061.5831.609磁阻/k q2.35432.40242.44802.49072.52682.4860勵磁電流/ma-20-30-40-50-60-70磁感應(yīng)強度/g-6.032-9.

24、048-12.064-15.080-18.096-21.112磁阻電流/ma （電流減?。?.6271.6581.6911.7261.7611.792磁阻/k q2.45852.41252.36552.31752.27142.2321磁阻電流/ma （電流增大）1.6381.6691.7031.7371.771.797磁阻/k q2.44202.39662.34882.30282.25992.2259勵磁電流/ma-80-90-100磁感應(yīng)強度/g-24.127-27.143-30.159磁阻電流/ma （電流減?。?.811.8171.818磁阻/k q2.20992.20142.2002磁

25、阻電流/ma （電流增大）1.8131.8181.819磁阻/k q2.20632.20022.1990以磁感應(yīng)強度b作橫坐標(biāo)，磁阻為縱坐標(biāo)，作出磁阻特性曲線如下:曦星應(yīng)強度/g.l電流感小 電流.憎大1.3 gmr開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量根據(jù)實測數(shù)據(jù)記錄表格如下:電流艾化50m/v 0ma0ml-50ma狀態(tài)變化1a -1v-1v1v狀態(tài)及化點11.4ma-15.9ma磁感應(yīng)強度3.438g-4.795g電流艾化-50ma- 0ma0ma 50ma狀態(tài)變化1v -1v-1v1v狀態(tài)及化點-14.2ma14.9ma磁感應(yīng)強度-4.283g4.494g以磁感應(yīng)強度b作橫坐標(biāo)，電壓

26、讀數(shù)為縱坐標(biāo)作出開關(guān)傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲 線如下：磁感應(yīng)強度化電流減小電琉塢大向星羽蹲1.4 用gmr模擬傳感器測量電流作出低磁偏置、適當(dāng)磁偏置時待測電流與輸出電壓的關(guān)系表格如下:待測電流/ma3002001000輸出電壓/mv低磁偏置（約25mv減小電流26.826.325.725.2增大電流26.726.125.625適當(dāng)磁偏置（約150mv減小電流152.2151.6151150.3增大電流152.5151.9151.2150.4待測電流/ma-100-200-300輸出電壓/mv低磁偏置（約25mv減小電流24.523.923.4增大電流24.423.923.4適當(dāng)磁偏置（約150m

27、v減小電流149.6149148.3增大電流149.7149148.3以電流讀數(shù)作橫坐標(biāo)，電壓表的讀數(shù)為縱坐標(biāo)作圖。分別作出4條擬合直線如下:（1）低磁偏置（約25mv）時特91電海1ma我小電潦憎大電流linea r （成小電流）lnnea r （增大電婚）（2）適當(dāng)磁偏置（約150mv）時 威小電原憎大電流linea r （戒小電流）lunea r （增大電婚）o d- 4-1.5 gmr梯度傳感器的特性及應(yīng)用角度/2932353841444750電壓/mv0.0-39.3-43.0-21.32.831.454.343.3角度/5356596265687174電壓/mv-3.1-40.7-

28、41.9-19.74.432.455.744.4角度/77電壓/mv-4.9以齒輪實際轉(zhuǎn)過的度數(shù)為橫坐標(biāo)，電壓表的讀數(shù)為縱向坐標(biāo)作圖如下:t-gmr幃度傳感灌的特性曲i ,6o o o o o 口o.cio.d8 6 4 2-60.c1.6 磁記錄與讀生根據(jù)“寫1” “寫0”狀態(tài)讀出的電平作出表格如下:二進制數(shù)01011010磁卡區(qū)號12345678讀出電平/mv3.819443.9194419443.919463.96 .誤差分析(1) gmr模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量：4個臂橋初始阻值不一定完全相同； 單向調(diào)節(jié)時電流不一定剛好調(diào)節(jié)到指定數(shù)值； 存在磁滯現(xiàn)象；儀器自身系統(tǒng)誤差； 交換極性帶

29、來的影響。(2) gmr磁阻特性測量：存在磁滯現(xiàn)象；儀器自身系統(tǒng)誤差；單向調(diào)節(jié)時不能 剛好調(diào)到指定數(shù)值；交換極性測量帶來的影響。(3) gmr開關(guān)(數(shù)字)傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量：存在磁滯現(xiàn)象；儀器 自身系統(tǒng)誤差；輸出電壓變化時不能夠做到立即停止調(diào)節(jié)電流，導(dǎo)致轉(zhuǎn)變電流測得不準(zhǔn)；交換極性測量帶來的影響。(4) 用gmr模擬傳感器測量電流：儀器自身系統(tǒng)誤差；交換極性帶來的影響。(5) gmr梯度傳感器的特性及應(yīng)用：讀數(shù)存在視差；初始電壓沒有剛好調(diào)到零； 儀器自身系統(tǒng)誤差。(6) 磁記錄與讀出：磁讀出時，讀磁頭沒有完全對準(zhǔn)磁記錄區(qū)，存在一定偏差； 儀器自身系統(tǒng)誤差。7 .結(jié)果討論(1) gmr模

30、擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量：根據(jù)b=ni,當(dāng)電流的絕對值減小， 磁感應(yīng)強度減小，a r也減小，根據(jù)公式uout=un ar/(2r-a r),分子分母同時 除以ar,根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系可知，當(dāng)電流絕對值減小，uout也減小，當(dāng)i=0, uout理論上也為零；當(dāng)電流絕對值增大， uout 也增大，但當(dāng)電流增大到一定程度，磁感應(yīng)強度隨之變化緩慢，a r變化也十分小，導(dǎo)致uout變化不再明顯。不同外磁場 強度時輸出電壓的變化反映了gmr傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性，同一外磁場強度下輸出電壓的差值反映了材料的磁滯特性。理論上，外磁場為零時， gmr 傳感器 的輸出應(yīng)為零， 但由于 4 個橋臂電阻值不一定完全相同， 導(dǎo)致外磁場為零時輸出 不一定為零。(2) gmr 磁阻特性測量：不同外磁場強度時磁阻的變化反映了 gmr 的磁阻特性， 同一外磁場強度下磁阻的差值反映了材料的磁滯特性。 隨著外磁場增大， 電 阻逐漸減小， 其間有一