北大普通物理綜合實驗課件1 NVE AA005-02型巨磁電阻傳感器特性研究與應用

1、綜合物理實驗NVE AA005-02型巨磁電阻傳感器特性研究與應用巨磁電阻傳感器（GMR）各向異性磁電阻（anisotropic magneto resistance, AMR）效應材料。AMR電磁阻率變化低，在檢測微弱磁場時受到限制。巨磁電阻（giant magneto resistance, GMR）效應是源于磁性金屬的電子有自旋取向。GMR磁電阻變化率高，使它能傳感微弱磁場，擴大了磁阻式傳感器的測量范圍和應用面。巨磁電阻傳感器的原理磁性多膜層的巨磁電阻效應（GMR）的兩流模型解釋 反鐵磁耦合時（外加磁場為0）處于高阻態(tài)的導電輸運特性。電阻：R1/2巨磁電阻傳感器的原理磁性多膜層的巨磁電阻

2、效應（GMR）的兩流模型解釋 外加磁場是該行多層薄膜處于飽和狀態(tài)時相鄰磁性層磁矩平行分布，而電阻處于低阻態(tài)的導電輸運特性。電阻：R2R3/(R2+R3)R 2R1R3巨磁電阻傳感器的原理 NVEAA005-02巨磁電阻（GMR）傳感器原理 輸出電壓=輸入電壓*芯片性能說明 穩(wěn)定的電壓源型號選用應根據(jù)使用環(huán)境的磁場大小來決定 靈敏度與方向有關 S()=S(0)COS 外磁場為偶函數(shù) 電路原理（電源）C1 C2：濾波整形C3 C4：穩(wěn)壓輸出放大器：同相減法器放大器：反相減法器放大器通過改變阻值實現(xiàn)對放大器放大倍數(shù)的改變。通過跳線控制電阻的并聯(lián)。當R3 R4開路，放大倍數(shù)為120/30=4 倍；當R

3、3 R4閉合，并聯(lián)電阻值為12K，放大倍數(shù)為120/12=10倍。由于運放為正負12V供電，因此10倍放大僅對小電壓時有效。數(shù)據(jù)測量（傳感器的線性感應區(qū)）測試過程中使用永磁鐵作為磁源。數(shù)據(jù)測量（傳感器的線性感應區(qū)） 傳感器對磁場感應的線性區(qū)約為0-80Gs，即小于8mT。Helmholtz線圈 Helmholtz線圈中心磁場強度的計算：實驗中中心點磁場的計算公式為： 數(shù)據(jù)測量（對小磁場的感應 ）數(shù)據(jù)測量（對小磁場的感應 ）數(shù)據(jù)測量（對小磁場的感應 ）本實驗使用Helmholtz線圈來測量微弱的變化磁場。利用Helmholtz線圈通入電流時在對稱點附近產(chǎn)生一個均勻的磁場，記錄其中通過的電流，可以計算出其產(chǎn)生的磁場。數(shù)據(jù)測量（對較大磁場的感應 ）數(shù)據(jù)測量（對較大磁場的感應 ）數(shù)據(jù)測量（對較大磁場的感應 ）實驗中采用霍爾效應儀作為磁源，產(chǎn)生可調范圍在0-250mT的磁場以供測量。實驗結論 Nveaa005-02型傳感器，有足夠大的靈敏度。測量的最小磁場為10-6(T)量級，最大的測量值為80高斯（8mT）。此芯片線性度很好，從測量數(shù)據(jù)中可以看到 從080Gs都表現(xiàn)了很好的線性。對磁場的方向也極為敏感。背景噪聲較大。測量很大磁場時，線性度不好。GMR的應用可以用來測