【48812】磁阻传感器与地磁场丈量

  关于必定的作业电压 ，磁阻传感器输出电压 与外界磁场的磁感应强度成正比联系：

  （3）式中， 为传感器的灵敏度， 为待测磁感应强度。 为外加磁场为零时传感器的输出电压。

  因为亥姆霍磁线圈的特点是能在其轴线中心点邻近发生较宽规模的均匀磁场区，所以常用作弱磁场的规范磁场。亥姆霍磁线圈公共轴线中心点方位的磁感应强度为：

  在一个不太大的规模内，地磁场绝大多数都是均匀的，可用三个参量来表明地磁场的方向和巨细(如图2所示)：

  (1)磁偏角 ，地球表面任一点的地磁场矢量地址笔直平面(图2中 与z构成的平面，称地磁子午面)，与地舆子午面(图2中x、z构成的平面)之间的夹角。

  (2)磁倾角 ，磁场强度矢量 与水平面(即图2的矢量 和Ox与Oy构成平面的夹角)之间的夹角。

  丈量地磁场的这三个参量，就可确认某一地址地磁场 矢量的方向和巨细。当然这三个参量的数值随时刻不断地在改动，但这一改变极端缓慢，极为弱小。

  3.丈量磁倾角应记载不同 时，传感器输出电压 ，应取不少于6组 值，求其均匀值。这是因为丈量时，误差 ， 改变很小，误差 ， ，所以在误差 至 规模 改变极小，试验时应测出 改变很小 角的规模，然后求得均匀值 。

  运用磁阻传感器丈量弱磁场的办法，完成地磁场水平重量的丈量，并测出地磁场的巨细与方向。

  物质在磁场中电阻率发生显着的改变的现象称为磁阻效应。关于铁、钴、ຫໍສະໝຸດ Baidu及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻简直不随外加磁场改变；当外加磁场违背金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这便是强磁金属的各向异性磁阻效应。

  式中 为单只线圈匝数， 为线圈流过的电流强度， 为亥姆霍磁线圈的均匀半径， 为真空磁导率。

  磁阻传感器是由长而薄的玻莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器能丈量二维或三维磁场)。它运用一般的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图3所示。薄膜的电阻率 依赖于磁化强度 和电流 方向间的夹角 ，具有以下联系式：

  其间 、 分别是电流 平行于 和笔直于 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以必定的直流电流，而笔直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的改变，运用合金带阻值这一改变，能够丈量磁场巨细和方向。一起制造时还在硅片上规划了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将发生磁畴饱满现象，也可拿来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于发生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分（当外加磁场较弱时，磁阻相对改变值与磁感应强度成平方联系），使磁阻传感器输出显现线性联系。

  磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能丈量与管脚平行方向的磁场。传感器是由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算扩大器，将信号扩大输出。传感器内部结构如图4所示。图中因为恰当装备的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值改变有增有减。因此输出电压 能够用下式表明为：

  ⑴将亥姆霍兹线圈与直流电源的衔接线拆去。用水准仪细心调理底板上螺丝使转盘到达水平。按一下复位按钮（复位按钮可消除磁阻传感器因剩磁而发生丈量误差，在丈量过程中，应记住常常重复运用该功用按钮）。

  ⑵把转盘刻度调理到视点 。细心左右调理底座方向，使磁阻传感器输出最大电压。意图是使磁阻传感器的感应面与地磁场水平重量方向笔直。

  4.丈量地磁场的总磁感应强度 ；地磁场的笔直重量 。 ，核算地磁场磁感应强度 的值。并核算地磁场的笔直重量 。

  1．丈量地磁场水平重量，须将转盘调理至水平；丈量地磁场 和磁倾角 时，须将转盘面处于地磁子午面方向。

  2.为了确保丈量成果的准确性，试验时仪器周围一些规模内不该存在铁磁性金属物体。

  地球自身就具有磁性，所以地球和近地空间之间有着磁场，称为地磁场。地磁场的强度和方向随地址不同(乃至随时刻)而不相同。地磁场的北极、南极分别在地舆南极、北极邻近，互相并不重合，如图1所示，并且两者间的误差随时刻不断地在缓慢改变。地磁轴与地球自转轴并不重合，大约有11°交角。

  1.亥姆霍兹线圈按串联方法衔接，磁阻传感器放置在亥姆霍兹线圈公共轴线中点，使传感器的管脚和磁感应强度方向平行。即便传感器的感应面与亥姆霍磁线圈轴线笔直。用亥姆霍磁线圈发生的磁场作为已知的规范磁感应强度，测定并核算出（磁阻传感器）地磁场试验仪的灵敏度 。以上过程完成后，撤除亥姆霍磁线圈的励磁电流衔接线。丈量过程中，选用测正向和反向二次丈量，意图是为了消除地磁场水平重量对亥姆霍兹线圈磁场发生的影响。此外，选用正向、反向二次丈量还能够在核算时抵消毫伏表初读数，然后消除毫伏表初读数对丈量值的影响。也便是说毫伏表能够不用调零。正向输出电压 是指亥姆霍兹线圈励磁电流为正方向时测得的磁阻传感器发生的输出电压，而反向 是指励磁电流为反向时，传感器输出电压， 。

  ⑶丈量出 对应的电压 ，将磁阻传感器水平旋转 左右，再测出地磁场水平重量 对应的电压 ，（ 应该和 符号相反，也便是一正一负，）,如此重复丈量5组试验数据。然后用均匀值代入公式，核算出丈量地址的地磁场水平重量 。

  3.丈量地磁场的磁倾角 。这时候转盘平面方向即为地磁子午面方向，按顺、逆时针方向滚动转盘，寻找出电压 的最大值，该值即代表地磁场磁感应强度的 ，记载 数值及对应的转盘的视点值便是磁倾角 ，再把转盘滚动 左右，寻找出 最大负电压值以及对应的磁倾角 ，由磁倾角 核算 的值。如此丈量6组数据，记载数据。

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