地磁场测量实验方案

《地磁场测量实验方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、FD-MR-II磁阻效应实验仪使用说明一、概述磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在T业、交通、仪器仪表、医疗器械、探矿等领域应用十分广泛，如：数字式罗盘、交通车辆检测，导航系统、伪钞检测、位宜测量等。其小最典型的锤化钢(InSb)传感器是一•种价格低廉、灵敏度髙的磁电阻，有着十分重要的应用价值。本实验装置结构简单、实验内容丰富，使用两种材料的传感器：利用神化铢(GaAs)崔耳传感器测量磁感应强度，研究怫化锢(TnSb)磁阻传感器在不同的磁感应强度下的电阻大小。学生可观测半导体的霍耳效应和磁阻效应两种物理规律，具有研究性和设计性实验的特点，可用

2、于理工科人学的基础物理实验和设计性综合物理实验，也可用于演示实验。二、仪器简介仪器装置如下图所示：1.固定及引线铜管；3.餅化錮(InSb)磁阻传感器;5.电磁铁直流电流源显示；7.数字电压显示；9.电磁铁磁场强度大小显示；2.U型矽钢片；4.碓化稼(GaAs)霍耳传感器;6.磁铁直流电流源调节；8.钏化钢磁阻传感器电流调节;10.电磁铁磁场强度人小调零；11.1和2是给铢化钢传感器提供小于3mA直流恒流电流源;3和4是给神化稼传感器提供电压源；5和6是碑化稼传感器测量电磁铁间隙磁感应强度人小；7为悬空；12•单刀双向开关；13.单刀双向开关接线柱

3、。航空插头说明三、技术指标1.双路直流电源：直流电源I：电流0-500mA连续nJ调，数字电流表显示输出电流大小。总流电源II：输出电流0—3mA连续可调，供铢化钢传感器的工作电流。电流与所选取的外接电阻的乘积小于2V。2.数字式毫特仪：测量范围（P0.5T,分辨率0.0001T,准确度为1%。四、实验项目1.用于测定通过电磁铁的电流h和磁铁间隙小磁感应强度B的关系，观测GaAs崔耳元件的崔耳效应。2.在不同磁感应强度区域，研究InSb磁阻元件的电阻值变化△R/R（0）与磁感应强度B的关系，求出经验公式。3.外接信号发生器，可用于深入研究磁电阻的交

4、流特性（倍频效应），观测其特有的物理现象。五、注意事项1.盂将传感器固定在磁诙间隙中，不可弯折。2.不要在实验仪附近放置具有磁性的物品。3.不得外接传感器电源。4.开机后需预热10分钟，再进行实验。5.外接电阻应大于200欧姆。舖化钢磁电阻传感器的测量及应用（以下实验讲义和实验数据由复旦大学物理实验教学中心提供）【实验目的】1.测虽佛化锢传感器的电阻与磁感应强度的关系。2.作出钏化钢传感器的电阻变化与磁感应强度的关系曲线。3.对此关系曲线的非线性区域和线性区域分别进行拟合。【实验原理】一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B的变化规律称为磁阻效

5、应。如图1所示，当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转，在两端产牛枳聚电荷并产生霍耳电场。如果霍耳电场作用和某一速度载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，那么小于或大于该速度的载流子将发牛偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，电阻增大，表现出横向磁阻效应。若将图1中a端和b端短路，则磁阻效应更明显。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用Ap/p(0)表示。其中P(0)为零磁场时的电阻率，设磁电阻在磁感应强度为B的磁场中电阻率为P(B),则Ap=p(B)-p(0)o由于磁阻传感器电阻的相对变化率△R/R(0)

6、正比于△P/P(0),这里AR=R(B)-R(0),因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量4R/R(0)来表示磁阻效应的大小。图1磁阻效应图2所示实验装置，用于测量磁电阻的电阻值R与磁感应强度间的关系。实验证明，当金属或半导体处于较弱磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率AR/R(0).il｛比于磁感应强度B的平方，而在强磁场中AR/R(0)与磁感应强度B呈线性关系。磁阻传感器的上述特性在物理学和电子学方面有着重要应用。如果半导体材料磁阻传感器处于角频率为3的弱正弦波交流磁场中，山于磁电阻相对变化量AR/R(0)I1-：比于则磁阻传感器的电阻值R将

7、随角频图2测量磁电阻实验装置那么磁阻传感器的电阻R将随角频率23作周期性变化。即在弱正弦波交流磁场屮，磁阻传感器具有交流电倍频性能。若外界交流磁场的磁感应强度B为B二B<)COS3t(1)(1)式中，B。为磁感应强度的振幅，3为角频率，t为时间。设在弱磁场屮△R/R(0)=KB2(2)(2)式中，K为常量。由(1)式和(2)式可得R(B)=R(0)+AR二R(0)+R(0)X[AR/R(0)]=R(0)+R(0)KBo2COS2wt=R(0)+-R(0)KBo2+丄R(0)KB代0S23t(3)22(3)式中，R(0)+-R(0)KBo2为不随时间

8、变化的电阻值，而-R(0)KBo2cos2wt为以角频率2a)作余22弦变化的电阻值。I大1此，磁阻传感器的电阻值在弱正弦