第16卷第2期 大学物理实验 VoL. 16 No. 2 2003年6月出版 PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE Jun.2003 文章编号:1007-2934(2003)02-0001-0 利用玻莫合金磁阻传感器测量弱磁场 吴欢荣马俊陆申龙 (复旦大学,上海,200433) 摘要介绍一种新型玻莫合金磁阻传感器,利用玻莫合金磁阻传感器测量弱电流下 的亥姆霍兹线圈磁场分布和验证毕奥萨瓦定理。 关键词玻莫合金传感器;弱磁场;毕奥萨瓦定理 中图分类号O41 文献标识码:A 引言 玻莫合金磁阻传感器是利用玻莫合金磁阻(Fe20Nis)的各向异性磁电阻效应制作的 一种能够测量磁场大小和方向的传感器。这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、抗 干扰能力强、可靠性高、易于安装等优点,在测量弱磁场方面有着巨大的优越性,能应用于 众多的行业。 本实验使用 Honeywell公司生产的HMCl0021Z型磁阻传感器,它能够测量低达85× 10°T的磁场,适合于弱磁场的测量 本试验主要利用该传感器的特性来测量弱磁场 1原理及传感器工作原理 1.1原理 物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁电阻效应。磁电阻效应有普通与各向异性 磁电阻效应之分。各向异性磁电阻效应指:当外加磁场偏离强磁性金属(铁,钴,镍及其合 金)内部的磁化方向时,金属的电阻减小,而平行时基本上没有变化 玻莫合金薄膜的电阻率P依赖于磁化强度M和电流方向的夹角,即 (=P⊥+(pn-P少cos 其中pn,P1分别平行于M和垂直于的电阻率 玻莫合金(Fe2oNis)在弱磁场下电阻变化量比较大,因此适合于弱磁场条件下使用 1.2传感器工作原理 a)整个传感器最关键的部分是其中的惠通斯电桥。当外加磁场后,电桥的电阻变化, 收稿日期:2002-12·30 2 01995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved.第 16 卷 第 2 期 大 学 物 理 实 验 Vol. 16 No. 2 2003 年 6 月出版 PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE Jun. 2003 收稿日期 :2002 - 12 - 30 文章编号 :1007 - 2934(2003) 02 - 0001 - 05 利用玻莫合金磁阻传感器测量弱磁场 吴欢荣 马 俊 陆申龙 (复旦大学 ,上海 ,200433) 摘 要 介绍一种新型玻莫合金磁阻传感器 ,利用玻莫合金磁阻传感器测量弱电流下 的亥姆霍兹线圈磁场分布和验证毕奥萨瓦定理。 关键词 玻莫合金传感器 ;弱磁场 ;毕奥萨瓦定理 中图分类号 :O441 文献标识码 :A 引言 玻莫合金磁阻传感器是利用玻莫合金磁阻 (Fe20Ni80) 的各向异性磁电阻效应制作的 一种能够测量磁场大小和方向的传感器。这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、抗 干扰能力强、可靠性高、易于安装等优点 ,在测量弱磁场方面有着巨大的优越性 ,能应用于 众多的行业。 本实验使用 Honeywell 公司生产的 HMC10021Z型磁阻传感器 ,它能够测量低达 8. 5 × 10 - 9T的磁场 ,适合于弱磁场的测量。 本试验主要利用该传感器的特性来测量弱磁场。 1 原理及传感器工作原理 1. 1 原理 物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁电阻效应。磁电阻效应有普通与各向异性 磁电阻效应之分。各向异性磁电阻效应指 :当外加磁场偏离强磁性金属(铁 ,钴 ,镍及其合 金) 内部的磁化方向时 ,金属的电阻减小 ,而平行时基本上没有变化。 玻莫合金薄膜的电阻率ρ依赖于磁化强度 M 和电流 I 方向的夹角θ,即 ρ(θ) =ρ⊥ + (ρ∥ - ρ⊥) cos 2θ 其中ρ∥,ρ⊥分别平行于 M 和垂直于的电阻率 玻莫合金(Fe20Ni80) 在弱磁场下电阻变化量比较大 ,因此适合于弱磁场条件下使用。 1. 2 传感器工作原理 a) 整个传感器最关键的部分是其中的惠通斯电桥。当外加磁场后 ,电桥的电阻变化 , — 1 — © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved