基础物理实验研究性报告
如上图所示，其中Uba=Uout，R1=R2=R3=R4=R 当通电时，R1与R2均减小ΔR。 Ub=UIN·R/(2R-ΔR)
Ua=UIN·(R-ΔR)/(2R-ΔR)
Uout=Uba=Ub-Ua= UIN·ΔR/(2R-ΔR)
5.1.2GMR模拟传感器的磁电转换特性数据处理
根据B=μ0nI，其中μ0=4π×10-7N/A2，n=24000匝/米，1特斯拉=104高斯，可得每个电流值I对应的磁感应强度，有如下表格： 励磁电流/mA 输出电压/V（电流减小） 输出电压/V（电流增大） 磁感应强度/G 励磁电流/mA 输出电压/V（电流减小） 输出电压/V（电流增大） 磁感应强度/G 励磁电流/mA 输出电压/V（电流减小） 输出电压/V（电流增大） 磁感应强度/G 励磁电流/mA 输出电压/V（电流减小） 输出电压/V（电流增大） 磁感应强度/G 100 90 80 70 60 50 0.282 0.281 0.278 0.264 0.235 0.199 0.28 0.278 0.273 0.255 0.226 0.1867 30.159 27.143 24.127 21.112 18.096 15.080 40 30 20 10 0 -10 0.1605 0.1209 0.0835 0.0481 0.0162 0.0339 0.148 0.1099 0.0736 0.04 0.0129 0.0441 12.064 9.048 6.032 3.016 0 -3.016 -20 -30 -40 -50 -60 -70 0.0668 0.1033 0.1411 0.1795 0.218 0.251 0.0787 0.1152 0.1528 0.191 0.228 0.257 -6.032 -9.048 -12.064 -15.080 -18.096 -21.112 -80 -90 -100 0.271 0.278 0.28 0.274 0.279 0.28 -24.127 -27.143 -30.159 以磁感应强度B作横坐标，电压表的读数为纵坐标，作出磁电转换特性曲线如下： 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -40 -20 0 磁感应强度/G 20 40 输出电压/V 电流减小 电流增大 第9页
基础物理实验研究性报告
5.2 GMR磁阻特性测量
根据R=U/I，可得到每个磁阻电流对应的磁阻，有如下表格： 励磁电流/mA 磁感应强度/G 磁阻电流/mA（电流减小） 磁阻/KΩ 磁阻电流/mA（电流增大） 磁阻/KΩ 励磁电流/mA 磁感应强度/G 磁阻电流/mA（电流减小） 磁阻/KΩ 磁阻电流/mA（电流增大） 磁阻/KΩ 励磁电流/mA 磁感应强度/G 磁阻电流/mA（电流减小） 磁阻/KΩ 磁阻电流/mA（电流增大） 磁阻/KΩ 励磁电流/mA 磁感应强度/G 磁阻电流/mA（电流减小） 磁阻/KΩ 磁阻电流/mA（电流增大） 磁阻/KΩ 100 90 30.159 27.143 1.82 1.819 2.1978 2.1990 1.82 1.818 2.1978 2.2002 40 30 12.064 9.048 1.708 1.674 2.3419 2.3895 1.699 1.665 2.3543 2.4024 -20 -30 -6.032 -9.048 1.627 1.658 2.4585 2.4125 1.638 1.669 2.4420 2.3966 -80 -90 -24.127 -27.143 1.81 1.817 2.2099 2.2014 1.813 1.818 2.2063 2.2002 2.55 2.5 2.45 磁阻/KΩ 2.4 2.35 2.3 2.25 2.2 2.15 -40 -20 0 磁感应强度/G 20 40 电流减小 电流增大 80 24.127 1.815 2.2039 1.813 2.2063 20 6.032 1.642 2.4361 1.634 2.4480 -40 -12.064 1.691 2.3655 1.703 2.3488 -100 -30.159 1.818 2.2002 1.819 2.1990 70 21.112 1.802 2.2198 1.796 2.2272 10 3.016 1.612 2.4814 1.606 2.4907 -50 -15.080 1.726 2.3175 1.737 2.3028 60 18.096 1.776 2.2523 1.767 2.2637 0 0 1.585 2.5237 1.583 2.5268 -60 -18.096 1.761 2.2714 1.77 2.2599 50 15.080 1.742 2.2962 1.734 2.3068 -10 -3.016 1.6 2.5 1.609 2.4860 -70 -21.112 1.792 2.2321 1.797 2.2259 以磁感应强度B作横坐标，磁阻为纵坐标，作出磁阻特性曲线如下： 第10页
基础物理实验研究性报告
5.3 GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量
根据实测数据记录表格如下： 电流变化 状态变化 状态变化点 磁感应强度 电流变化 状态变化 状态变化点 磁感应强度 50mA→0mA 1V→-1V 11.4mA 3.438G -50mA→0mA 1V→-1V -14.2mA -4.283G 0mA→-50mA -1V→1V -15.9mA -4.795G 0mA→50mA -1V→1V 14.9mA 4.494G 以磁感应强度B作横坐标，电压读数为纵坐标作出开关传感器的磁电转换特性曲线如下：
1.5 1 0.5 0 -10 -0.5 -1 -1.5 磁感应强度/G 0 10 20 电流减小 电流增大 输出电压/V -20 5.4用GMR模拟传感器测量电流
作出低磁偏置、适当磁偏置时待测电流与输出电压的关系表格如下： 待测电流/mA 低磁偏置（约25mV） 输出电压/mV 适当磁偏置（约150mV） 待测电流/mA 低磁偏置（约25mV） 输出电压/mV 适当磁偏置（约150mV） 减小电流 增大电流 减小电流 增大电流 减小电流 增大电流 减小电流 增大电流 300 26.8 26.7 152.2 152.5 -100 24.5 24.4 149.6 149.7 200 26.3 26.1 151.6 151.9 -200 23.9 23.9 149 149 100 25.7 25.6 151 151.2 -300 23.4 23.4 148.3 148.3 0 25.2 25 150.3 150.4 以电流读数作横坐标，电压表的读数为纵坐标作图。分别作出4条拟合直线如下： 第11页
基础物理实验研究性报告
（1）低磁偏置（约25mV）时
27.5 27 26.5 输出电压/mV 26 25.5 25 24.5 24 23.5 23 -400 -200 0 待测电流/mA 200 400 减小电流 增大电流 线性 (减小电流) 线性 (增大电流) （2）适当磁偏置（约150mV）时
153 152.5 152 输出电压/mV 151.5 151 150.5 150 149.5 149 148.5 148 -400 -200 0 待测电流/mA 200 400 减小电流 增大电流 线性 (减小电流) 线性 (增大电流) 5.5 GMR梯度传感器的特性及应用
角度/° 电压/mV 角度/° 电压/mV 角度/° 电压/mV
29 0.0 53 -3.1 77 -4.9 32 -39.3 56 -40.7 35 -43.0 59 -41.9 38 -21.3 62 -19.7 41 2.8 65 4.4 44 31.4 68 32.4 47 54.3 71 55.7 50 43.3 74 44.4 以齿轮实际转过的度数为横坐标，电压表的读数为纵向坐标作图如下：
第12页
基础物理实验研究性报告
80.0 60.0 40.0 输出电压/mV 20.0 0.0 0 -20.0 -40.0 -60.0 角度/° 20 40 60 GMR梯度传感器的特性曲线 5.6磁记录与读出
根据“写1”“写0”状态读出的电平作出表格如下： 二进制数 磁卡区号 读出电平/mV 0 1 3.8 1 2 1944 0 3 3.9 1 4 1944 1 5 1944 0 6 3.9 1 7 1946 0 8 3.9 6.误差分析
（1）GMR模拟传感器的磁电转换特性测量：4个臂桥初始阻值不一定完全相同；单向调节时电流不一定刚好调节到指定数值；存在磁滞现象；仪器自身系统误差；交换极性带来的影响。
（2）GMR磁阻特性测量：存在磁滞现象；仪器自身系统误差；单向调节时不能刚好调到指定数值；交换极性测量带来的影响。
（3）GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量：存在磁滞现象；仪器自身系统误差；输出电压变化时不能够做到立即停止调节电流，导致转变电流测得不准；交换极性测量带来的影响。
（4）用GMR模拟传感器测量电流：仪器自身系统误差；交换极性带来的影响。 （5）GMR梯度传感器的特性及应用：读数存在视差；初始电压没有刚好调到零；仪器自身系统误差。 （6）磁记录与读出：磁读出时，读磁头没有完全对准磁记录区，存在一定偏差；仪器自身系统误差。
第13页