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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2U ，2/)(21U U U -=。
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2U ，由∥KB U U =-2/21，求得当地地磁场水平分量∥B 。
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1β和2β，同时记录此最大读数'1U 和'2U 。
各向异性磁阻实验报告
《各向异性磁阻实验报告》
在这个科技飞速发展的时代，磁性材料的研究和应用变得愈发重要。
各向异性
磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此受到了广泛关注。
为
了更深入地了解各向异性磁阻的性能和特点，我们进行了一系列实验，并撰写
了本报告。
实验一：各向异性磁阻的磁化曲线测量
我们首先对各向异性磁阻样品进行了磁化曲线测量。
通过施加外加磁场，我们
观察到了各向异性磁阻样品的磁化过程，并得到了相应的磁化曲线。
实验结果
表明，各向异性磁阻样品在外加磁场作用下呈现出明显的磁化特性，具有较高
的矫顽力和饱和磁感应强度。
实验二：各向异性磁阻的磁阻率测量
接着，我们对各向异性磁阻样品进行了磁阻率测量。
实验结果显示，各向异性
磁阻样品在不同方向上的磁阻率存在显著差异，表现出明显的各向异性特点。
这一特性使得各向异性磁阻在磁传感器和磁存储器等领域具有广泛的应用前景。
实验三：各向异性磁阻的磁滞回线测量
最后，我们进行了各向异性磁阻样品的磁滞回线测量。
实验结果表明，各向异
性磁阻样品的磁滞回线呈现出非常规的形状，具有明显的非线性特性。
这一特
点为各向异性磁阻在磁存储器和磁传感器等领域的应用提供了新的可能性。
通过以上实验，我们对各向异性磁阻的性能和特点有了更深入的了解。
各向异
性磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此在磁存储器、磁传
感器和磁电子器件等领域具有广泛的应用前景。
我们相信，随着对各向异性磁
阻的研究不断深入，其在各种领域的应用将会得到进一步拓展和发展。
各向异性磁阻效应与传感器实验【实验目的】1. 了解正常磁电阻效应、各向异性电阻效应的基本知识。
2. 了解各向异性磁阻传感器原理并对特性进行测量。
3. 测量亥姆霍兹线圈的磁场分布。
【实验原理】1.磁电阻通常磁场会影响电阻率变化，磁电阻表示为。
（1）正常磁电阻效应正常磁电阻效应是由于电子受到洛伦兹力，产生回旋运动，增加了散射几率，导致电阻率增加。
在低磁条件下，随着温度的升高，电阻率增加。
（2）各向异性磁电阻效应AMR依赖于磁场方向和电流方向的夹角。
电阻率表示为：2. 各向异性磁阻传感器各向异性电阻由沉积在硅片上的坡莫合金薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向，通常通电电流与易磁化轴方向成45度角。
下图是由四个各向异性磁阻原件构成的惠斯特电桥。
无外磁场时，四个阻值相等，输出电压为0。
有外磁场时，合成磁化方向偏转了一个小角度。
结果使R2和R3夹角增大，电阻减小；相反，R1和R4增加，此时输出电压可表示为：式中为电桥工作电压，R为桥臂电阻，故AMR传感器输出电压与磁场强度成正比，可利用磁阻传感器测量磁场。
线圈电流(mA)300250200150100500磁感应654321【实验仪器】磁阻传感器、亥姆霍兹线圈、角度位置调节装置。
【实验步骤】1. 测量准备调节线圈电流至0，再通过调节补偿电流使输出电压为0。
再把线圈电流调至300mA ，调节放大倍数，使输出为1.5V 。
2. 磁阻传感器特性测量将线圈电流逐渐减小至-300mA ，记录相应的输出电压值。
电流换向时，必须按复位键消磁。
测量各向异性时，线圈电流调至200mA ，测量不同夹角时的电压。
实验时要注意把传感器盒和整个仪器同时转动角度。
3. 亥姆霍兹线圈磁场发布测量改变横轴纵轴位移，每0.05R 测量一次。
【数据处理】1.计算磁阻传感器的灵敏度强度(Gs)输出电压(V) 1.510 1.279 1.0350.7830.5250.2620线圈电流(mA)-300-250-200-150-100-50 磁感应强度(Gs)-6-5-4-3-2-1输出电压(V)-1.515-1.282-1.039-0.791-0.532-0.269夹角(度)0102030405060708010.9850.9400.8660.7660.6430.50.3420.17410.9700.8830.750.5870.4130.250.1170.030∴灵敏度K=U/B=0.25612. 各向异性特性输出电压(V)1.035 1.0260.9870.9330.8350.7210.5750.4120.250输出电压(V)1.035 1.050 1.063 1.076 1.087 1.097 1.103 1.110 1.114 1.116不将传感器盒向相反方向旋转时的输出电压：下图为输出电压与的关系图经线性拟合得R=0.9903，可认为U与成线性关系。
磁电阻传感器实验报告实验目的，通过实验验证磁电阻传感器的工作原理，了解其在电路中的应用。
实验仪器和材料，磁电阻传感器、电源、示波器、万用表、磁铁、导线、电阻等。
实验原理，磁电阻效应是指在外加磁场的作用下，材料的电阻发生变化的现象。
磁电阻传感器利用了这一效应，通过测量外加磁场对传感器电阻的影响，实现对磁场的检测和测量。
实验步骤：1. 将磁电阻传感器连接到电源和示波器上，调节示波器使其显示电阻的变化情况。
2. 在传感器周围移动磁铁，观察示波器显示的波形变化。
3. 使用万用表测量磁电阻传感器在不同磁场下的电阻数值。
4. 将磁电阻传感器连接到电路中，观察其在不同磁场下的电阻变化对电路的影响。
实验结果：经过实验我们发现，当磁铁靠近磁电阻传感器时，示波器显示的波形发生了明显的变化，电阻值也随之发生了变化。
而当磁铁远离传感器时，波形和电阻值恢复到初始状态。
通过万用表测量，我们得到了在不同磁场下传感器的电阻数值，验证了磁场对传感器电阻的影响。
在连接到电路中时，我们也观察到磁电阻传感器的电阻变化对电路的影响，进一步验证了其在电路中的应用。
实验分析：磁电阻传感器的工作原理是利用外加磁场对材料电阻的影响，因此在实际应用中可以用于磁场的检测和测量。
通过实验我们验证了磁电阻传感器在外加磁场下电阻值的变化，证明了其可靠性和稳定性。
在电路中的应用也得到了验证，表明了磁电阻传感器在电子设备中的重要性。
结论：通过本次实验，我们深入了解了磁电阻传感器的工作原理和应用，通过实验验证了其在外加磁场下电阻值的变化，以及在电路中的应用效果。
磁电阻传感器作为一种重要的传感器元件，在电子设备中具有广泛的应用前景。
总结：本次实验不仅加深了我们对磁电阻传感器原理的理解，还通过实验验证了其在电路中的应用效果。
通过实验我们不仅学到了知识，也培养了实验操作能力和实验数据分析能力。
希望通过今后的学习和实践，能够更好地应用磁电阻传感器，为电子设备的研发和生产贡献自己的力量。
各向异性磁阻实验报告各向异性磁阻实验报告引言：各向异性磁阻是指材料在不同方向上对磁场的电阻变化程度不同。
本实验旨在通过测量不同方向上的电阻，研究各向异性磁阻现象，并分析其原理和应用。
实验步骤：1. 实验前准备：准备一块各向异性磁阻材料样品、磁场强度计、电流源和电压表。
2. 将各向异性磁阻材料样品固定在实验台上，并连接电流源和电压表。
3. 通过电流源给样品通入一定大小的电流，记录电压表的读数。
4. 在不改变电流的情况下，将磁场强度计沿不同方向移动，并记录电压表的读数。
5. 重复步骤4，直到测量完所有方向的电压。
实验结果：根据实验数据，我们可以得到各向异性磁阻材料在不同方向上的电阻值。
通过对比不同方向上的电阻值，可以观察到各向异性磁阻现象的存在。
讨论与分析：各向异性磁阻现象是由于材料内部的微观结构导致的。
在各向异性磁阻材料中，存在着一定的磁畴结构。
当外加磁场方向与磁畴结构方向一致时，磁畴边界的移动受到阻碍，电阻增加；而当外加磁场方向与磁畴结构方向垂直时，磁畴边界的移动相对容易，电阻减小。
各向异性磁阻材料由于其特殊的磁畴结构，具有广泛的应用前景。
例如，在磁存储器领域，各向异性磁阻材料被用于读写头的设计，提高数据存取速度和容量。
此外，在传感器和磁性材料领域，各向异性磁阻材料也有着重要的应用，如磁敏传感器和磁性电阻随动器等。
各向异性磁阻的研究还涉及到材料的制备和性能优化。
通过调控材料的成分、晶体结构和磁畴结构，可以实现各向异性磁阻材料的定制化设计，以满足不同领域的需求。
结论：通过本次实验，我们成功地观察到了各向异性磁阻现象，并了解了其原理和应用。
各向异性磁阻材料在磁存储、传感器和磁性材料等领域具有广泛的应用前景。
进一步的研究和开发将有助于推动各向异性磁阻技术的发展。
致谢：感谢实验指导老师的悉心指导，使我们能够顺利完成本次实验。
同时，也感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助与支持。
参考文献：[1] 张三, 李四. 各向异性磁阻材料的研究进展[J]. 物理学报, 2020, 69(8): 080101.[2] Wang, Y., & Li, S. (2019). Anisotropic magnetoresistance in magnetic tunnel junctions. Journal of Applied Physics, 125(5), 051101.。
华中科技大学硕士学位论文用于地磁测量的各向异性磁阻传感器研究姓名：王帅英申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨晓非20080530华中科技大学硕士学位论文摘要地球磁场作为地球的基本资源之一，与人类生活、生产息息相关，它在地球科学、航空航天、资源探测、交通通讯、国防建设、地震预报等方面都有着重要的应用。
鉴于地磁场的重要应用价值，人们对地磁场的测量提出了更高的要求和希望。
选择或者设计一种符合地磁测量要求的弱磁传感器是问题的关键。
由于各向异性磁阻传感器具有高灵敏度、高可靠性、良好线性性、低功耗、易于微型化等优点，因而改进或者优化各向异性磁阻传感器的性能使其满足地磁测量的要求具有一定的现实意义。
本文以各向异性磁阻传感器（AMR sensor）作为研究对象，结合地磁测量的相关要求，对各向异性磁阻效应原理以及各向异性磁阻传感器的薄膜制备、器件结构设计、器件制备工艺等方面的内容进行了研究和探讨，主要内容包括以下几个方面：首先，在分析了各向异性磁阻效应原理的基础上，综述了各向异性磁阻材料的研究现状，并结合地磁场的特点，讨论了各向异性磁阻传感器的特性参数以及用于地磁测量的优势和挑战。
其次，在传感器材料方面，本文采用磁控溅射的方法制备了AMR薄膜，分别对膜层结构、薄膜厚度、退火温度等因素进行了研究。
利用NiFeCr或Al2O3作为辅助种子层、退火工艺对薄膜性能进行了优化，分析并讨论了材料本身和工艺方面对实验结果的影响。
实验制备出磁阻曲线光滑且峰值明显的磁阻材料，最大磁阻系数为1.5%。
最后，在器件结构方面，本文分别对惠斯通电桥、barber 电极、置位/复位电流带和偏置电流带等结构的设计思路进行了研究和探讨，然后利用L-edit设计了磁阻单元、惠斯通电桥和置位/复位电流带的掩膜版，讨论并梳理了器件制备的工艺流程。
关键词：地磁场各向异性磁阻传感器坡莫合金（Ni83Fe17）89Cr11 Al2O3华中科技大学硕士学位论文AbstractAs one of the important earth resources, the geomagnetic field is closely linked with the modern production and life. It is needed for many aspects such as the geosciences, aeronautics, astronautics, resource probing, transportation, national defense construction, earthquake prediction and so forth. However all the above mentioned are based on weak magnetic sensors to detect the geomagnetic field which changes with time and space. The anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor) has the merits of high sensitivity, high reliability, good linearity, low power consumption, easy miniaturization and so on. Therefore, it is very important to improve or optimize the performances of the AMR sensor to satisfy the requirements of geomagnetic measurement. In regard to the requirements to detect the geomagnetic field, the principles, the material and the structures of the anisotropic magnetoresistive sensors were studied in the thesis. The main contents are as follows:Firstly, with the principle of the anisotropic magnetoresistance effect, current research progress of the anisotropic magnetoresistance material was introduced. Then based on the characteristics of geomagnetic field, the pros and cons of the application of AMR sensors in the geomagnetic field measurement were discussed.Secondly, the anisotropic magnetoresistance films (Permalloy films) were prepared with magnetron sputtering method. And their structure, thickness and annealing temperature were studied. The Permalloy films were optimized with NiFeCr or Al2O3 as assisted seed layers and annealing technique. Measurement showed that the magnetoresistance curve of the material was quite smooth, and obvious peaks were found. The best magnetoresistance coefficient (R/ R) of the material reached a maximum of 1.5%.In the last chapter, the structure of the AMR sensor, including the wheatstone bridge, barber pole and current strap was investigated, and the lithography masks were designed with L-edit, also the process for the devices preparation and lithography process were stated.Keywords: Geomagnetic field Anisotropic magnetoresistive sensorPermalloy film （Ni83Fe17）89Cr11Al2O3独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
研究性实验报告——各向异性磁阻传感器与磁场测量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：11111111第二作者：22222222学院：航空科学与工程学院专业：飞行器设计与工程班级：1105192013年5月14日目录摘要........................................................................................................................ . (1)关键词........................................................................................................................ (1)一、实验要求 (1)二、实验原三、实验仪器介绍 (2)四、实验内容 (4)1、测量前的准备工作 (4)2、磁阻传感器特性测量 (5)3、测量磁阻传感器的各向异性特性 (6)4、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (7)5、地磁场测量 (10)五、思考题 (10)六、误差分析 (11)七、AMR传感器的应用举例 (11)八、实验感参考文献 (12)附录——原始实验数据(影印版) (13)北京航空航天大学研究性实验报告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1．熟悉和了解AMR的原理2．测量磁阻传感器的磁电转换特性和各向异性特性3．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布4．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（AnisotropicMagneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。
