磁阻傳感器以及磁場(chǎng)測(cè)量

1、北航根底物理實(shí)驗(yàn)研究性報(bào)告各向異性磁阻傳感器AMR與地磁場(chǎng)測(cè)量第一 13271138盧楊第二 13271127劉士杰所在院系：化學(xué)與環(huán)境學(xué)院2021年5月27日星期三摘要物質(zhì)在磁場(chǎng)中電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為磁阻效應(yīng),磁阻傳感器利用磁阻效應(yīng)制成.磁場(chǎng)的測(cè)量可利用電磁感應(yīng),霍耳效應(yīng),磁阻效應(yīng)等各種效應(yīng).其中磁阻效應(yīng)法開(kāi)展最快,測(cè)量靈敏度最高.磁阻傳感器可用于直接測(cè)量磁場(chǎng)或磁場(chǎng)變化,如弱磁場(chǎng)測(cè)量,地磁場(chǎng)測(cè)量,各種導(dǎo)航系統(tǒng)中的羅盤(pán),計(jì)算機(jī)中的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器,各種磁卡機(jī)等等.也可通過(guò)磁場(chǎng)變化測(cè)量其它物理量,如利用磁阻效應(yīng)已制成各種位移、角度、轉(zhuǎn)速傳感器,各種接近開(kāi)關(guān),隔離開(kāi)關(guān),廣泛用于汽車(chē),家電及各類(lèi)需要自

2、動(dòng)檢測(cè)與限制的領(lǐng)域.磁阻元件的開(kāi)展經(jīng)歷了半導(dǎo)體磁阻MR,各向異性磁阻AMR,巨磁阻GMR,龐磁阻CMR等階段.本實(shí)驗(yàn)研究AMR勺特性并利用它對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量.關(guān)鍵詞：磁阻傳感器；磁電轉(zhuǎn)換；赫姆霍茲線圈；車(chē)輛檢測(cè)；羅盤(pán)目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理4三、實(shí)驗(yàn)儀器介紹5四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容81 .測(cè)量前的準(zhǔn)備工作82 .磁阻傳感器特性測(cè)量8a.測(cè)量磁阻傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性8b.測(cè)量磁阻傳感器的各向異性特性93 .赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布測(cè)量9a.赫姆霍茲線圈軸線上的磁場(chǎng)分布測(cè)量9b.赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布測(cè)量114 .地磁場(chǎng)測(cè)量12五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理131 .磁阻傳感器特性測(cè)量13a.測(cè)量磁阻傳感器的磁

3、電轉(zhuǎn)換特性13b.測(cè)量磁阻傳感器的各向異性特性142 .赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布測(cè)量15a.赫姆霍茲線圈軸線上的磁場(chǎng)分布測(cè)量15b.赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布測(cè)量163.地磁場(chǎng)測(cè)量17六、誤差分析與思考題171、誤差分析172、思考題18七、實(shí)驗(yàn)中考前須知及改良方法191、考前須知192、實(shí)驗(yàn)改良19八、總結(jié)與收獲20九、原始數(shù)據(jù)照片20、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,熟悉和了解AMR勺原理2 .測(cè)量磁阻傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性和各向異性特性3 .測(cè)量赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布4 .測(cè)量地磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁傾角,磁偏角二、實(shí)驗(yàn)原理各向異性磁阻傳感器AMR(AnisotropicMagneto-Resistivesensors

4、)由沉積在硅片上的坡莫合金(Ni80Fe20)薄膜形成電阻.沉積時(shí)外加磁場(chǎng),形成易磁化軸方向.鐵磁材料的電阻與電流和磁化方向的夾角有關(guān),電流與磁化方向平行時(shí)電阻Rax最大,電流與磁化方向垂直時(shí)電阻Rin最小,電流與磁化方向成0角時(shí),電阻可表示為：R=Rmin+(RmaxRnin)cos在磁阻傳感器中,為了消除溫度等外界因素對(duì)輸出的影響,由4個(gè)相同的磁阻元件構(gòu)成惠斯通電橋,結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1中,易磁化軸方向與電流方向的夾角為45度.理論分析與實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,采用45度偏置磁場(chǎng),當(dāng)沿與易磁化軸垂直的方向施加外磁場(chǎng),且外磁場(chǎng)強(qiáng)度不太大時(shí),二:二1電橋輸出與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度成線性關(guān)系.0T導(dǎo)體帶易磁化：感無(wú)外

5、加磁場(chǎng)或外加磁場(chǎng)方向與易磁化軸方向平行軸方向以j-flJ時(shí),磁化方向即易磁化軸方向,電橋的4個(gè)橋臂電阻/¥、/電流方向阻值相同,輸出為零.當(dāng)在磁敏感方向施加如圖1所輸出+;輸出一示方向的磁場(chǎng)時(shí),合成磁化方向?qū)⒃谝状呕较虻幕鵽礎(chǔ)上逆時(shí)針旋轉(zhuǎn).結(jié)果使左上和右下橋臂電流與磁化,方向的夾角增大,電阻減小AR右上與左下橋臂電方向、'流與磁化方向的夾角減小,電阻增大AR.通過(guò)對(duì)電、/橋的分析可知,此時(shí)輸出電壓可表示為:接地圖1磁阻電橋U=MXAR/R(D式中Vb為電橋工作電壓,R為橋臂電阻,AR/R為磁阻阻值的相對(duì)變化率,與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比,故AMFW阻傳感器輸出電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比

6、,可利用磁阻傳感器測(cè)量磁場(chǎng).商品磁阻傳感器已制成集成電路,除圖1所示的電源輸入端和信號(hào)輸出端外,還有復(fù)位/反向置位端、補(bǔ)償端兩個(gè)功能性輸入端口,以保證磁阻傳感器的正常工作.復(fù)位/反向置位端的作用是：當(dāng)AMRS于超過(guò)其線性工作范圍的磁場(chǎng)中時(shí),磁干擾可能導(dǎo)致磁疇排列紊亂,改變傳感器的輸出特性.此時(shí)按下復(fù)位/反向置位端,通過(guò)內(nèi)部電路沿易磁化軸方向產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),使磁疇重新沿易磁化軸方向整潔排列,恢復(fù)傳感器的使用特性.補(bǔ)償端的作用是：當(dāng)4個(gè)橋臂電阻不嚴(yán)格相等,或是外界磁場(chǎng)干擾,使得被測(cè)磁場(chǎng)為零而輸出電壓不為零時(shí),此時(shí)可調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流,通過(guò)內(nèi)部電路在磁敏感方向產(chǎn)生磁場(chǎng),用人為的磁場(chǎng)偏置補(bǔ)償傳感器的偏離.三、實(shí)

7、驗(yàn)儀器介紹實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)如圖2所示,核心局部是磁阻傳感器,輔以磁阻傳感器的角度、位置調(diào)節(jié)及讀數(shù)機(jī)構(gòu),赫姆霍茲線圈等組成.圖2磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀本儀器所用磁阻傳感器的工作范圍為土6高斯,靈敏度為1mV/V/Guass當(dāng)磁阻電橋的工作電壓為1V,被測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1高斯時(shí),輸出信號(hào)為1mV磁阻傳感器的輸出信號(hào)通常須經(jīng)放大電路放大后,再接顯示電路,故由顯示電壓計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)還需考慮放大器的放大倍數(shù).本實(shí)驗(yàn)儀電橋工作電壓5V,放大器放大倍數(shù)50,磁感應(yīng)強(qiáng)度為1高斯時(shí),對(duì)應(yīng)的輸出電壓為0.25伏.赫姆霍茲線圈是由一對(duì)彼此平行的共軸圓形線圈組成.兩線圈內(nèi)的電流方向一致,大小相同,線圈之間的距離d正好等于圓形線圈的半

8、徑R這種線圈的特點(diǎn)是能在公共軸線中點(diǎn)附近產(chǎn)生較廣泛的均勻磁場(chǎng),根據(jù)畢奧-薩伐爾定律,可以計(jì)算出赫姆霍茲線圈公共軸線中點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：_8_JoNI氏-53/2R式中N為線圈匝數(shù),I為流經(jīng)線圈的電流強(qiáng)度,R為赫姆霍茲線圈的平均半徑,N.=4nM10,H/m為真空中的磁導(dǎo)率.采用國(guó)際單位制時(shí),由上式計(jì)算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度單位為特斯拉1特斯拉=10000高斯.本實(shí)驗(yàn)儀N=310,R=0.14m,線圈電流為1mA時(shí),赫姆霍茲線圈中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.02高斯.實(shí)驗(yàn)儀的前面板示意圖如圖3所示.圖3儀器前面板示意圖包流源為赫姆霍茲線圈提供電流,電流的大小可以通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié),電流值由電流表指示.電流換向按鈕可以

9、改變電流的方向.補(bǔ)償OFFSET兒流調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流的方向和大小.電流切換按鈕使電流表顯示赫姆霍茲線圈電流或補(bǔ)償電流.傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)放大后,由電壓表指示電壓值.放大器校正旋鈕在標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)中校準(zhǔn)放大器放大倍數(shù).復(fù)位R/S按鈕每按下一次,向復(fù)位端輸入一次復(fù)位脈沖電流,僅在需要時(shí)使用.四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .測(cè)量前的準(zhǔn)備工作連接實(shí)驗(yàn)儀與電源,開(kāi)機(jī)預(yù)熱20分鐘.將磁阻傳感器位置調(diào)節(jié)至赫姆霍茲線圈中央,傳感器磁敏感方向與線圈軸線一致.調(diào)節(jié)赫姆霍茲線圈電流為零,按復(fù)位鍵恢復(fù)傳感器特性,調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流以補(bǔ)償?shù)卮艌?chǎng)等因素產(chǎn)生的偏離,使傳感器輸出為零.調(diào)節(jié)赫姆霍茲線圈電流至300mA線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度6高斯,

10、調(diào)節(jié)放大器校準(zhǔn)旋鈕,使輸出電壓為1.500伏.2 .磁阻傳感器特性測(cè)量a.測(cè)量磁阻傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性磁電轉(zhuǎn)換特性是磁阻傳感器最根本的特性.磁電轉(zhuǎn)換特性曲線的直線局部對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,即磁阻傳感器的工作范圍,直線局部的斜率除以電橋電壓與放大器放大倍數(shù)的乘積,即為磁阻傳感器的靈敏度.按表1數(shù)據(jù)從300mAS步調(diào)小赫姆霍茲線圈電流,記錄相應(yīng)的輸出電壓值.切換電流換向開(kāi)關(guān)赫姆霍茲線圈電流反向,磁場(chǎng)及輸出電壓也將反向,逐步調(diào)大反向電流,記錄反向輸出電壓值.注意：電流換向后,必須按復(fù)位按鍵消磁.表1AMR磁電轉(zhuǎn)換特性的測(cè)量線圈電流mA300250200150100500-50-100-150-200-2

11、50-300磁感應(yīng)強(qiáng)度圖斯6543210-1-2-3-4-5-6輸出電壓V數(shù)據(jù)處理要求：以磁感應(yīng)強(qiáng)度為橫軸,輸出電壓為縱軸,將上表數(shù)據(jù)作圖,并確定所用傳感器的線性工作范圍及靈敏度.b.測(cè)量磁阻傳感器的各向異性特性AMRR對(duì)磁敏感方向上的磁場(chǎng)敏感,當(dāng)所測(cè)磁場(chǎng)與磁敏感方向有一定夾角a時(shí),AMFW量的是所測(cè)磁場(chǎng)在磁敏感方向的投影.由于補(bǔ)償調(diào)節(jié)是在確定的磁敏感方向進(jìn)行的,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意在改變所測(cè)磁場(chǎng)方向時(shí),保持AM時(shí)向不變.將赫姆霍茲線圈電流調(diào)節(jié)至200mA測(cè)量所測(cè)磁場(chǎng)方向與磁敏感方向一致時(shí)的輸出電壓.松開(kāi)線圈水平旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘,每次將赫姆霍茲線圈與傳感器盒整體轉(zhuǎn)動(dòng)10度后鎖緊,松開(kāi)傳感器水平旋轉(zhuǎn)鎖緊

12、螺釘,將傳感器盒向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)10度(保持AMRf向不變)后鎖緊,記錄輸出電壓數(shù)據(jù)于表2中.表2AMR方向特性的測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度4高斯夾角a(度)0102030405060708090輸出電壓(V)數(shù)據(jù)處理要求：以?shī)A角a為橫軸,輸出電壓為縱軸,進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖,判斷曲線有何規(guī)律.3 .赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布測(cè)量赫姆霍茲線圈能在公共軸線中點(diǎn)附近產(chǎn)生較廣泛的均勻磁場(chǎng).a.赫姆霍茲線圈軸線上的磁場(chǎng)分布測(cè)量根據(jù)畢奧-薩伐爾定律,可以計(jì)算出通電圓線圈在軸線上任意一點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量垂直于線圈平面,方向由右手螺旋定那么確定,與線圈平面距離為Xi的點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為:B3"I“Xl)2(R2x12)3

13、/2赫姆霍茲線圈是由一對(duì)彼此平行的共軸圓形線圈組成.兩線圈內(nèi)的電流方向一致,大小相同,線圈匝數(shù)為N,線圈之間的距離d正好等于圓形線圈的半徑R,假設(shè)以?xún)删€圈中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),那么軸線上任意一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩線圈在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度之和：B(x)=0NR2I2R2(Rx)2一+3/2小nr2i3/222R2(R-x)23/21X213/2R式中巳是*=0時(shí),即赫姆霍茲線圈公共軸線中點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.表3列出了X取不同值時(shí)B(X)/B0值的理論計(jì)算結(jié)果.調(diào)節(jié)傳感器磁敏感方向與赫姆霍茲線圈軸線一致,位置調(diào)節(jié)至赫姆霍茲線圈中央(X=0),測(cè)量輸出電壓值.R=140mm將傳感器盒每次沿軸線平移0.1R,記

14、錄測(cè)量數(shù)據(jù)位置X-0.5R-0.4R-0.3R-0.2R-0.1R00.1R0.2R0.3R0.4R0.5RB(X)/B0計(jì)算值0.9460.9750.9920.9981.00011.0000.9980.9920.9750.946B(X)測(cè)量值(V)B(X)測(cè)量值(圖斯)表3赫姆霍茲線圈軸向磁場(chǎng)分布測(cè)量B04局斯數(shù)據(jù)處理要求：將表3數(shù)據(jù)作圖,討論赫姆霍茲線圈的軸向磁場(chǎng)分布特點(diǎn)b.赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布測(cè)量由畢奧一薩伐爾定律,同樣可以計(jì)算赫姆霍茲線圈空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)分布,由于赫姆霍茲線圈的軸對(duì)稱(chēng)性,只要計(jì)算或測(cè)量過(guò)軸線的平面上兩維磁場(chǎng)分布,就可得到空間任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)分布.理論分析說(shuō)明,在X&

15、lt;0.2R,Y4.2R的范圍內(nèi),BxB/B0小于百分之一,B/Bx小于萬(wàn)分之二,故可認(rèn)為在赫姆霍茲線圈中部較大的區(qū)域內(nèi),磁場(chǎng)方向沿軸線方向,磁場(chǎng)大小根本不變.按表4數(shù)據(jù)改變磁阻傳感器的空間位置,記錄X方向的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電壓測(cè)量赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布.表4赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布測(cè)量B0=4高斯VVXY00.05R0.1R0.15R0.2R0.25R0.3R00.05R0.1R0.15R0.2R0.25R0.3R數(shù)據(jù)處理要求：由表4數(shù)據(jù)討論赫姆霍茲線圈的空間磁場(chǎng)分布特點(diǎn)4.地磁場(chǎng)測(cè)量地球本身具有磁性,地表及近地空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng).地磁的北極,南極分別在地理南極,北極附近,彼此并不重合,可

16、用地磁場(chǎng)強(qiáng)度,磁傾角,磁偏角三個(gè)參量表示地磁場(chǎng)的大小和方向.磁傾角是地磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量與水平面的夾角,磁偏角是地磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量在水平面的投影與地球經(jīng)線地理南北方向的夾角.在現(xiàn)代數(shù)字導(dǎo)航儀等系統(tǒng)中,通常用互相垂直的三維磁阻傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)在各個(gè)方向的分量,根據(jù)矢量合成原理,計(jì)算出地磁場(chǎng)的大小和方位.本實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)用單個(gè)磁阻傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)的方法.將赫姆霍茲線圈電流調(diào)節(jié)至零,將補(bǔ)償電流調(diào)節(jié)至零,傳感器的磁敏感方向調(diào)節(jié)至與赫姆霍茲線圈軸線垂直以便在垂直面內(nèi)調(diào)節(jié)磁敏感方向.調(diào)節(jié)傳感器盒上平面與儀器底板平行,將水準(zhǔn)氣泡盒放置在傳感器盒正中,調(diào)節(jié)儀器水平調(diào)節(jié)螺釘使水準(zhǔn)氣泡居中,使磁阻傳感器水平.松開(kāi)線圈水平旋轉(zhuǎn)鎖緊

17、螺釘,在水平面內(nèi)仔細(xì)調(diào)節(jié)傳感器方位,使輸出最大如果不能調(diào)到最大,那么需要將磁阻傳感器在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度后再調(diào)節(jié).此時(shí),傳感器磁敏感方向與地理南北方向的夾角就是磁偏角.松開(kāi)傳感器繞軸旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘,在垂直面內(nèi)調(diào)節(jié)磁敏感方向,至輸出最大時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度就是磁傾角,記錄此角度.記錄輸出最大時(shí)的輸出電壓值U后,松開(kāi)傳感器水平旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘,將傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)180度,記錄此時(shí)的輸出電壓12,將U=U-U/2作為地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量值此法可消除電橋偏離對(duì)測(cè)量的影響.表5地磁場(chǎng)的測(cè)量磁傾角度磁感應(yīng)強(qiáng)度U1(V)U2(V)U=(U1U2)/2(V)B=U/0.25(高斯)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量地磁場(chǎng)時(shí),建筑物的鋼筋分布,同

18、學(xué)攜帶的鐵磁物質(zhì),都可能影響測(cè)量結(jié)果,因此,此實(shí)驗(yàn)重在掌握測(cè)量方法.五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理1 .磁阻傳感器特性測(cè)量a.測(cè)量磁阻傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為：線圈電流(mA)300250200150100500-50-100-150-200-250-300磁感應(yīng)強(qiáng)度(高斯)6543210-1-2-3-4-5-6輸出電壓(V)1.501.271.00.780.520.260-04330210.260.520.781.041.281.51887145以磁感應(yīng)強(qiáng)度為橫坐標(biāo),輸出電壓為縱坐標(biāo)作圖,得:由圖知,-6高斯到6高斯為傳感器的線性工作范圍,直線斜率K=0.25553,相關(guān)系數(shù)R=0.999

19、73由于電橋電壓為5V,放大彳數(shù)為50,故靈敏度為0.25553550=1.0221510“V/G：1mV/Gb.測(cè)量磁阻傳感器的各向異性特性實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為：夾角民(度)0102030405060708090輸出電壓(V)1.0251.0160.9730.9010.8030.6750.5280.3560.173-0.021a以?shī)A角a為橫軸,輸出電壓為縱軸,從圖中可以看出：該組數(shù)據(jù)近似的接近余弦規(guī)律,近似函數(shù)為U=1.025cosa,即輸出電壓與夾角的余弦成正比.2 .赫姆霍茲線圈的磁場(chǎng)分布測(cè)量a.赫姆霍茲線圈軸線上的磁場(chǎng)分布測(cè)量實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)為：位置X-0.5R-0.4R-0.3R-0.2R-0

20、.1R00.1R0.2R0.3R0.4R0.5RB(X)/B0計(jì)算值0.9460.9750.9920.9981.00011.0000.9980.9920.9750.946B(X)測(cè)0.9891.0151.0291.0341.0341.0341.0341.0321.0241.0080.978量值(V)B(X)測(cè)量值(高斯)3.9564.0604.1164.1364.1364.1364.1364.1284.0964.0323.912由表作圖得:B線圈軸線上土0.2R范圍內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度幾乎不變,近似于均勻分布,兩側(cè)那么隨位置遠(yuǎn)離中央,B(X)逐漸減小.b.赫姆霍茲線圈空間磁場(chǎng)分布測(cè)量00.05R0.

21、1R0.15R0.2R0.25R0.3R01.0361.0351.0351.0341.0331.0301.0250.05R1.0361.0361.0351.0351.0341.0311.0270.1R1.0361.0361.0361.0361.0351.0331.0290.15R1.0371.0371.0371.0371.0371.0351.0320.2R1.0371.0371.0381.0381.0391.0391.0370.25R1.0351.0361.0374.0391.0411.0431.0420.3R1.0341.0351.0371.0401.0431.0461.047由表可知,空間

22、中磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)：在X00.15R,Y00.15R范圍內(nèi),V根本不變,故赫姆霍茲線圈中部區(qū)域磁場(chǎng)大小根本不變.3.地磁場(chǎng)測(cè)量磁傾角(度)磁感應(yīng)強(qiáng)度U(V)U2(V)U=(UU)/2(V)B=U/0.25(®>)6800.053-0.1230.0880.352磁偏角為北偏東10°六、誤差分析與思考題1、誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可能會(huì)受到周?chē)渌瑢W(xué)的赫姆霍茲線圈的影響.實(shí)驗(yàn)中,身上所攜帶的電子儀器的影響(3)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器時(shí),可能使軸向和水平方向有稍微的移動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有偏差調(diào)節(jié)儀器時(shí),傳感器盒水平性可能被破壞.(5)轉(zhuǎn)動(dòng)赫姆霍茲線圈時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致線圈底座位置的偏離而產(chǎn)生

23、誤差.2、思考題(1)推導(dǎo)公式:U=VbR所以電橋各電阻初始值為FRa-R2R4URD=E(RiR3)(R2R4)RiRaR3R-R2R4-R4R2二E(RiRa)(R2R4)KE.U(R-艮艮-R4)4由于四電阻的排列順序且R=&=AR=ARoUEo=U所以(2)AMR傳感器的應(yīng)用車(chē)輛檢測(cè)汽車(chē)位置變化可以引起地磁場(chǎng)的變化,當(dāng)傳感器上方有車(chē)子時(shí),傳感器周?chē)€(wěn)定的地磁場(chǎng)分布收到了擾動(dòng),這個(gè)擾動(dòng)可以被傳感器確定的撲捉到,傳感器輸出變化明顯,可以此檢測(cè)出特定車(chē)位上車(chē)輛的到位其情況.羅盤(pán)定向與導(dǎo)航傳感器的電子輸出是與沿著其敏感軸的磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例的.當(dāng)傳感器放置在水平面上,從指向磁北的角度開(kāi)始旋轉(zhuǎn),輸出為航向角度的余弦函數(shù).將至少兩個(gè)傳感器相互垂直地放置,會(huì)消除輸出的雙值性,使輸出和航向角一一對(duì)應(yīng),如圖14所示.這些信號(hào)可以用來(lái)限制輪船的舵,使它照預(yù)先制定的航線行駛,即使航向在絕對(duì)意義上講是不知道的.七、實(shí)驗(yàn)中考前須知及改良方法1、考前須知(1)盡量不要攜帶電子設(shè)備進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,以免對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾.(2)做實(shí)驗(yàn)時(shí)注意不要碰撞桌