磁阻传感器分解.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验内容,1,、测量地磁场实验仪的灵敏度,K,（定标）；,2,测量当地地磁场水平分量、垂直分量,测定磁倾角,定标,K:691.77V/T,成都地磁场水平分量：,34.6uT,磁倾角,=4506=45.1,当场计算,K,并计算相对误差,.,地磁场,地球本身具有磁性，所以地球和近地空间之间存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的强度和方向随地点,(,甚至随时间,),而异。,地磁场的数值比较小，,约,10,-5,量级,地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。,本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量,测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法,地磁场的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，如图所示，而且两者间的偏差随时间不断地在缓慢变化。地磁轴与地球自转轴并不重合，有交角。,在一个不太大的范围内，地磁场基本上是均匀的，可用三个参量来表示地磁场的方向和大小：,1),磁偏角,，地球表面任一点的地磁场矢量所在垂直平面,(,图中 与,Z,构成的平面，称地磁子午面,),，与地理子午面,(,图中,X,、,Z,构成的平面,),之间的夹角。,2),磁倾角,，地磁场矢量 与水平面,(,即图的矢量 和,OX,与,OY,构成平面的夹角,),之间的夹角。,3),水平分量 ，地磁场矢量 在水平面上的投影。,测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场矢量的方向和大小。当然这三个参量的数值随时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢，极为微弱。,我国一些城市的地磁参量,地名,齐齐哈尔,北京,西安,成都,长沙,昆明,广州,地理位置,北纬,4722,3956,3416,3038,2812.8,2504.2,2306.1,东经,12359,11620,10857,10403,11253,10242,11328,磁倾角,6427,5723,5029,4506,4111,3519,3141,地磁场水平分量,(uT),24.2,28.9,32.3,34.6,35.2,37.2,37.5,实验原理,物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。,对于铁、钴、镍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，电阻几乎不随外加磁场变化；,当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻发生改变，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应,。,磁阻传感器的构造示意图,磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金,(,铁镍合金,),制成的一维磁阻微电路集成芯片，其坡莫合金膜，如图所示，该薄膜的,电阻率,(,),依赖于磁化强度,M,和电流,I,方向的夹角,，具有以下关系式,磁阻传感器输出电路,磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，,它能测量与管脚平行方向的磁场。,传感器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放大器，将信号放大输出。,利用四个同样的磁阻传感器组成一电桥,由于磁阻传感器与地磁场夹角的不同,此电桥为不平衡电桥对于一定的工作电压：磁阻传感器输出电压与外界磁场的磁感应强度成正比关系,K,为传感器的灵敏度，,B,为待测磁感应强度，,U,0,为外加磁场为零时传感器的输出电压。,亥姆霍磁线圈的磁场与传感器定标k（磁场与电压对应关系）,由于亥姆霍磁线圈的特点是能在其轴线中心点附近产生较宽范围的均匀磁场区，所以常用作弱磁场的标准磁场。亥姆霍磁线圈公共轴线中心点位置的磁感应强度为,上式中,N=400,匝为每个线圈匝数；,R=10cm,亥姆霍兹线圈的平均半径；真空磁导率 ；,I,为线圈流过的电流单位（安培）；,B,为磁感应强度,测量公式,U,为输出电压,即为,Uout,为外界磁场为,0,的电压值,为亥姆霍兹线圈产生的磁场对应的电压值,.,为地磁场产生的电压值,实验仪器,实验步骤,定标,:,磁场与输出电压对应关系,用亥姆霍磁线圈产生磁场作为已知量，测量磁阻传感器的灵敏度,(K),1),将亥姆霍兹线圈与直流电源连接好。,2),使磁阻传感器的管脚和磁感应强度的方向平行，即转盘刻度调节到角度,0,。调节底板上螺丝使转盘至水平（用水准仪指示）。,3),按一下复位键，调节电流到零，电压调零。,4),依次调节电流到,10.0,，,20.0,，,30.0,，,40.0,，,50.0,，,60.0,。分别记录下正向电压读数。,5),调节电流到零，电流换向，按一下复位键，电压调零，重复步骤,4,），记录下反向电压读数。,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。,利用逐差法计算出灵敏度,电流正向时测得电压为,:,电流反向时测得电压为,:,两式相减即可抵销 地磁场影响,:,定标,数据记录,励磁电流,I/mA,磁感应强度,B/10,-4,U1/mV,U2/mV,平均,U/mV,10,0.36,20,0.72,30,1.08,40,1.44,50,1.80,60,2.16,地磁场水平分量,B,/,方法,1:,断开亥姆霍磁线圈电流,将传感器调至,0,度,记录当前数据,;,再转至,180,度,记录当时数据,.,调节调零旋钮使,0,度和,180,度数据数值相等、符号相反。,通过调零抵消,此时 为零，转动传感器找到数值极大时即为地磁场水平分量。,地磁场水平分量,B,/,方法,2:,断开亥姆霍磁线圈电流,将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平。,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,U,1,再旋转转盘，记录传感器输出最小的电压,U,2,。,由,|,U,1-,U,2|/2=KB/,，求得当地地磁场水平分量,B/,地磁场垂直分量,B,如果用方法,1:,由于水平分量时已调至 为零，只需将传感器调至竖直方向,(,传感器指,90,度,),，此时即为地磁场竖直分量。,如果用方法,2:,垂直分量测量，将传感器调至,90,度向下，再转,180,度，两次数据相减除,2,即为地磁场竖直分量,计算,地磁场水平分量,B,/,地磁场垂直分量,B,地磁场,B,磁倾角,(1),实验仪器周围的一定范围内不应存在铁磁金属物体，以保证测量结果的准确性。,(2),本磁阻传感器遇强磁场时，会产生磁畴饱和现象，使灵敏度降低。这时应按“复位”按钮，可使它恢复到原灵敏度。,(3),调零旋钮以及调零换向开关调节的,均是,0,值,调零旋钮可以连续调节,调零换向只是一个大范围的一次性调节,如果电压显示未溢出,(199.9mV),可以不需要调节,(,分辨率,0.1mV,).,注意,误差分析,测量地磁场水平分量的数据，与本地区公认值比较偏小，测量误差较大。分析原因是：由于房间属于钢筋混凝土的结构，其对地磁场的屏蔽作用，使测量到的地磁场偏小。,1,、字体安装与设置,如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。,在,“,开始”,选,项卡,中,，点击“,替,换”按,钮右,侧箭,头,，,选,择“,替,换,字,体,”。（如下,图）,在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）,在“替换为”下拉列表中选择替换字体。,点击“替换”按钮，完成。,23,2,、替换模板中的图片,模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。,方法一：更改图片,选中模版中的图,片,（,有些图片与其他,对象,进行了组合，,选,择,时,一定要选中图,片 本身，而不是组合）。,单击鼠标右键，选择“更改图片”，选择要替换的图片。（如下图）,注意：,为防止替换图片发生变形，请使用与原图长宽比例相同的图片。,23,赠送精美图标,