图1 各向异性磁电阻效应 磁电阻传感器实验 磁场的测量可利用电磁感应，霍耳效应，磁电阻效应等方法实现。所谓磁电阻效应，即物质在磁场中电阻率发生变化的现象，磁电阻传感器利用磁电阻效应制成。而其中各向异性磁电阻传感器是一种能够测量磁场大小和方向的传感器，它具有体积小, 功耗低, 灵敏度高, 抗干扰能力强, 可靠性高, 易于安装等优点, 在测量弱磁场以及基于弱磁场的地磁导航、数字智能罗盘、位置测量、伪钞鉴别等方面显示出巨大的优越性, 还能用来制作高精度的转速传感器、压力传感器、角位移传感器等, 具有广阔的应用前景。目前国外已大批量生产此类型的集成磁电阻传感器, 并在工业、航天、航海、医疗仪器等多种仪器仪表方面有着广泛应用。 本实验使用Honeywell公司生产的HMC型各向异性磁电阻传感器, 它能够测量低至85微高斯的磁场, 是测量弱磁场的灵敏传感器。 本实验主要研究其结构和特性并利用它对磁场进行测量。 【实验目的】 1．了解各向异性磁电阻传感器测量磁场的基本原理； 2．学会用各向异性磁电阻传感器测定地亥姆霍兹线圈磁场的方法； 3．验证场的叠加原理。 【实验原理】 磁电阻效应有基于霍尔效应的普通磁电阻效应和各向异性磁电阻效应之分。对于强磁性金属(铁、钴、镍 及其合金) , 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而变; 当外加磁场偏离金属的内磁化方向时, 金属的电阻减小, 这就是各向异性磁电阻效应(见图1)。 本实验所使用的各向异性磁电阻传感器由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80 Fe20）薄膜形成电阻。沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。坡莫合金薄膜的电阻和电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻最大，电流与磁化方向垂直时电阻最小。坡莫合金薄膜的电阻率依赖于磁化强度M和电流 I 方向的夹角 , 即 2//cos)()( （1） 其中// , 分别是平行于M和垂直于M时的电阻率。 在HMC型磁电阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的坡莫合金薄膜构成惠斯通电桥，结构如图2所示。当外加磁场时, 因坡莫合金具有各向异性的磁电阻效应, 电桥电阻的阻值变化, 导致传感器输出电压的变化。图2中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。理论分析与实践a 磁干扰使磁畴排列紊乱 b 复位脉冲使磁畴沿易磁化轴整齐排列 c 反向置位脉冲使磁畴排列方向反转 图3 置位/反向置位脉冲的作用 表明，采...
