物理实验第22卷第4期 0323×10T,竖直分量B1=0350×104 T,查有关资料,上海地区的地磁的水平分量 Bn=0331×104T,相对偏差为24%,磁倾 角也和标准值接近 6结束语 毫伏计 1)本实验研究了坡莫合金磁阻器件的结构 和主要特性,证明了HMC1021Z型磁阻传感器 图5用磁阻传感器测量地磁场实验装置 1)将传感器固定在转盘上,调整转盘至水在±6×10T的磁场范围内具有很好的线性 输出,可以用来测量极弱的磁场给出了该传感 平,旋转该转盘,找到传感器输出电压最大的方 器在受到强磁场干扰、灵敏度降低的情况下,如 向1和输出电压最小方向2,画在白纸上测量 这两个方向和正北方的夹角,记为和,可何将其重新置位,恢复原本的高灵敏度的方法 2)传感器最基本的应用是测量弱磁场,本 求出磁偏角(+0).这个方向也就是地实验中用该传感器测量了地磁场的4个主要参 磁场磁感应强度的水平分量Bn的方向 2)将转盘调整至竖直面内,如图5所示量,得到了满意的测量结果实验中采用了测量 使装置的底边L沿着Bm的方向放置,转动圆 地磁的“立体空间定位法”,实验仪器构造简单, 盘,记下传感器输出的最大位置1和最小位置实验方法易行,适合本科生的物理实验教学 3)由于该传感器的线性工作范围是从0开 2,以及输出的读数1和V2 始的,使用时无须考虑弱磁场情况下磁阻器件 3)用水平仪确定水平面的位置,量出最大 测量值和最小测量值的位置和水平的夹角,分 电阻的相对变化量△R/R与磁感应强度B的 二次函数关系在弱磁场的测量上,该传感器具 别记为β,B,则磁倾角β(B+B) 有优越的性能,除了用来测量弱磁场以外,还可 4)根据(V1-V2)/2=SB及本传感器的灵 敏度S为52N/T,可算出地磁的磁感应强度应用于非接触式电流测量、伪钞检验、导航系 统、交通车辆检测、医疗仪器、实验室仪器和探 大小 5)地磁场的水平分量B∥=B∞osB,竖直分 矿等领域中,具有十分广泛的应用前景 量B⊥=Bsiβ 7参考文献 53实验结果 1黄昆,谢希德半导体物理M↓北京:科学出版社, 测量结果如表2所示 1958 表2用磁阻传感器测量地磁场实验结果 2黄德星等磁敏感器件及其应用M↓北京:科学出 版社,198 3戴道生,钱昆明铁磁学M↓北京:科学出版社 a12022120122ll912 432746148341724704654吴兴惠敏感元器件及材料队1北京电子工业出 I 51 8 48 8 452472|47 n|635623622|629623626 2/129124120122120|12 5 Honeywell中国公司,霍尼韦尔固态传感器说明书 经过计算得出,地磁场的磁偏角125, (2002-01-06收稿) 磁倾角β474地磁场的水平分量B〃 c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, LId. All rights reserved.图 5 用磁阻传感器测量地磁场实验装置 1) 将传感器固定在转盘上, 调整转盘至水 平, 旋转该转盘, 找到传感器输出电压最大的方 向 1 和输出电压最小方向 2, 画在白纸上Ζ 测量 这两个方向和正北方的夹角, 记为 Α1 和 Α2, 可 求出磁偏角 Α= (Α1+ Α2)ö2Ζ这个方向也就是地 磁场磁感应强度的水平分量B ∥的方向Ζ 2) 将转盘调整至竖直面内, 如图 5 所示, 并 使装置的底边L 沿着B ∥的方向放置, 转动圆 盘, 记下传感器输出的最大位置 1 和最小位置 2, 以及输出的读数V 1 和V 2Ζ 3) 用水平仪确定水平面的位置, 量出最大 测量值和最小测量值的位置和水平的夹角, 分 别记为 Β1, Β2, 则磁倾角 Β= (Β1+ Β2)ö2Ζ 4) 根据(V 1 - V 2 )ö2= SB 及本传感器的灵 敏度 S 为 52. 7V öT , 可算出地磁的磁感应强度 大小Ζ 5) 地磁场的水平分量B ∥= B co sΒ, 竖直分 量B ⊥= B sinΒΖ 5. 3 实验结果 测量结果如表 2 所示Ζ 表 2 用磁阻传感器测量地磁场实验结果 1 2 3 4 5 平均值 Α1ö(°) 12. 8 13. 0 12. 6 12. 6 12. 9 12. 8 Α2ö(°) 12. 0 12. 2 12. 0 12. 2 11. 9 12. 1 Β1ö(°) 43. 7 46. 1 48. 3 47. 2 47. 0 46. 5 Β2ö(°) 51. 8 48. 8 45. 2 47. 2 47. 8 48. 2 V 1ömV 6. 35 6. 23 6. 22 6. 29 6. 23 6. 26 V 2ömV 1. 29 1. 24 1. 20 1. 22 1. 20 1. 23 经过计算得出, 地磁场的磁偏角 Α= 12. 5°, 磁倾角 Β= 47. 4°, 地磁场的水平分量B ∥= 0. 323×10- 4 T , 竖直分量 B ⊥ = 0. 350×10- 4 T , 查有关资料, 上海地区的地磁的水平分量 B ∥= 0. 331×10- 4 T , 相对偏差为 2. 4% , 磁倾 角也和标准值接近Ζ 6 结束语 1) 本实验研究了坡莫合金磁阻器件的结构 和主要特性, 证明了 HM C1021Z 型磁阻传感器 在±6×10- 4T 的磁场范围内具有很好的线性 输出, 可以用来测量极弱的磁场Ζ给出了该传感 器在受到强磁场干扰、灵敏度降低的情况下, 如 何将其重新置位, 恢复原本的高灵敏度的方法Ζ 2) 传感器最基本的应用是测量弱磁场, 本 实验中用该传感器测量了地磁场的 4 个主要参 量, 得到了满意的测量结果Ζ实验中采用了测量 地磁的“立体空间定位法”, 实验仪器构造简单, 实验方法易行, 适合本科生的物理实验教学Ζ 3) 由于该传感器的线性工作范围是从 0 开 始的, 使用时无须考虑弱磁场情况下磁阻器件 电阻的相对变化量 ∃R öR 与磁感应强度B 的 二次函数关系Ζ在弱磁场的测量上, 该传感器具 有优越的性能, 除了用来测量弱磁场以外, 还可 应用于非接触式电流测量、伪钞检验、导航系 统、交通车辆检测、医疗仪器、实验室仪器和探 矿等领域中, 具有十分广泛的应用前景Ζ 7 参考文献 1 黄昆, 谢希德. 半导体物理[M ]. 北京: 科学出版社, 1958 2 黄德星等. 磁敏感器件及其应用[M ]. 北京: 科学出 版社, 1987 3 戴道生, 钱昆明. 铁磁学[M ]. 北京: 科学出版社, 1987 4 吴兴惠. 敏感元器件及材料[M ]. 北京: 电子工业出 版社, 1992 5 Honeyw ell 中国公司Ζ 霍尼韦尔固态传感器说明书 [Z ]. 2001Ζ 49～ 52 (2002201206 收稿) 84 物理实验 第 22 卷 第 4 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved