磁阻傳感器與地磁場(chǎng)測(cè)量_習(xí)題與數(shù)據(jù)處理

1、磁阻傳感器與地磁場(chǎng)測(cè)量填空題1.地磁場(chǎng)是一個(gè)向量場(chǎng)。地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B與水平面之間的夾角稱(chēng)為 地磁傾角 。地磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量B在水平面上的投影為地磁場(chǎng)的 水平分量 。地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B總和地磁場(chǎng)的水平分量B/ 構(gòu)成的平面稱(chēng)為地磁的 子午面 。2.磁阻效應(yīng)是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值 隨外加磁場(chǎng)變化而變化 的現(xiàn)象。3.用亥姆霍茲線圈軸心中點(diǎn)附近產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為已知量，測(cè)量磁阻傳感器的靈敏度。測(cè)勵(lì)磁電流為正向和反向時(shí)兩次傳感器輸出電壓的目的是 消除地磁沿亥姆霍茲線圈軸線方向分量的影響 。4.已知地磁傾角，地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B總的值。計(jì)算地磁場(chǎng)的垂直分量的公式為。5磁阻傳感器遇強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 磁疇

2、飽和 現(xiàn)象而使靈敏度降低。這時(shí)可按 “復(fù)位”按鈕 使恢復(fù)到原靈敏度。6HMC1021Z磁阻傳感器的工作電路是以 非平衡電橋 形式輸出，它直接將磁阻變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出，7對(duì)于一定的工作電壓，HMC1021Z磁阻傳感器輸出電壓與外界磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成 正比 關(guān)系，即：?jiǎn)柎痤}1.什么是磁阻效應(yīng)？簡(jiǎn)述磁阻效應(yīng)的物理機(jī)制？磁阻效應(yīng)是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場(chǎng)變化而變化的現(xiàn)象。磁阻效應(yīng)是由于載流子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力而產(chǎn)生的。在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，某速度的載流子所受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等，載流子在兩端聚集產(chǎn)生霍爾電場(chǎng)，比該速度慢的載流子將向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，比該速度快的載流子則向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這種

3、偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致載流子的漂移路徑增加?；蛘哒f(shuō)，沿外加電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)減少，從而使電阻增加。2.說(shuō)明HMC1021Z型磁阻傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和輸出特性？HMC1021Z磁阻傳感器由四條鐵鎳合金磁電阻組成一個(gè)非平衡直流電橋，非平衡電橋輸出部分接集成運(yùn)算放大器，將信號(hào)放大輸出。由于適當(dāng)配置的四個(gè)磁電阻電流方向不相同，當(dāng)存在外界磁場(chǎng)時(shí)，引起電阻值變化有增有減。對(duì)于一定的工作電壓，如，HMC1021Z磁阻傳感器輸出電壓與外界磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比關(guān)系，即 式中為傳感器的靈敏度，為待測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度。為外加磁場(chǎng)為零時(shí)傳感器的輸出量。HMC1021Z磁阻傳感器是一種單邊封裝的磁場(chǎng)傳感器，它能測(cè)量與管腳平行方向的磁場(chǎng)

4、。3.磁阻傳感器和霍耳傳感器在工作原理和使用方法方面各有什么特點(diǎn)和區(qū)別？磁阻元件類(lèi)似霍爾元件，但它的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)(或稱(chēng)高斯效應(yīng))。與霍爾效應(yīng)的區(qū)別如下；即霍爾電勢(shì)是指垂直于電流方向的橫向電壓，而磁阻效應(yīng)則是沿電流方向的電阻變化?；舳鷤鞲衅鞯墓ぷ髟硎腔诨舳?yīng)，一般用它可以直接測(cè)量霍耳電勢(shì)差的大小，測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度，也可用以判別磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。磁阻傳感器是利用置于磁場(chǎng)中的合金帶自身的阻值發(fā)生變化來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和方向。與大多數(shù)固態(tài)傳感器一樣，磁阻傳感器的工作電路是以非平衡電橋形式輸出，它直接將磁阻變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出，4.如果在測(cè)量地磁場(chǎng)時(shí)，在磁阻傳感器周?chē)^近處，放一個(gè)鐵釘

5、，對(duì)測(cè)量結(jié)果將產(chǎn)生什么影響？很明顯，鐵磁性物質(zhì)放在磁阻傳感器周?chē)^近處，將干擾地磁場(chǎng)的大小，甚至干擾局部地磁場(chǎng)的方向，使測(cè)量結(jié)果發(fā)生異常。利用這一點(diǎn)可以探測(cè)鐵礦。數(shù)據(jù)處理測(cè)量磁阻傳感器的靈敏度k數(shù)據(jù)記錄勵(lì)磁電流I/mAU/mv/mv磁感應(yīng)強(qiáng)度B/10-6T正向U1 mv 反向U2mv102.41-2.432.4244.96204.83-4.874.8589.92307.19-7.307.25134.88409.57-9.739.65179.845011.88-12.1612.24224.806014.19-14.6014.40269.76參考數(shù)據(jù)參數(shù) N=500匝 R=10.00cm 0= 1作UB曲線，在曲線上取兩點(diǎn)P1 (1.5,3.6)，P2 (5.8,13.8)求斜率，從而得到磁阻傳感器的靈敏度k。磁阻傳感器特性測(cè)量UB曲線2.04.06.08.00.0P1 (1.5,3.6)8.04.0P2 (5.8,13.8)12.016.0U/mvB/44.962測(cè)量地磁場(chǎng)的水平分量B/輸出電