基础物理实验研究性报告
7.结果讨论
(1)GMR模拟传感器的磁电转换特性测量:根据B=μ0nI,当电流的绝对值减小,磁感应强度减小,ΔR也减小,根据公式Uout=UIN·ΔR/(2R-ΔR),分子分母同时除以ΔR,根据数学关系可知,当电流绝对值减小,Uout也减小,当I=0,Uout理论上也为零;当电流绝对值增大,Uout也增大,但当电流增大到一定程度,磁感应强度随之变化缓慢,ΔR变化也十分小,导致Uout变化不再明显。不同外磁场强度时输出电压的变化反映了GMR传感器的磁电转换特性,同一外磁场强度下输出电压的差值反映了材料的磁滞特性。理论上,外磁场为零时,GMR传感器的输出应为零,但由于4个桥臂电阻值不一定完全相同,导致外磁场为零时输出不一定为零。
(2)GMR磁阻特性测量:不同外磁场强度时磁阻的变化反映了GMR的磁阻特性,同一外磁场强度下磁阻的差值反映了材料的磁滞特性。随着外磁场增大,电阻逐渐减小,其间有一段线性区域。当外磁场已使两铁磁膜完全平行耦合后,继续加大磁场,电阻不再减小,进入磁饱和区域。磁阻变化率 ΔR/R 达百分之十几,加反向磁场时磁阻特性是对称的。
(3)GMR开关(数字)传感器的磁电转换特性曲线测量:比较电路的功能是,当电桥电压低于比较电压时,输出低电平。当电桥电压高于比较电压时,输出高电平。选择适当的GMR电桥并结合调节比较电压,可调节开关传感器开关点对应的磁场强度。
(4)用GMR模拟传感器测量电流:适当磁偏置时线性较好,斜率(灵敏度)较高。根据输出电压大小就可确定待测电流的大小。
(5)GMR梯度传感器的特性及应用:每转过一个齿牙便产生一个完整的波形输出,总共转过48度,即转过两个齿牙,输出两个周期的波形。 (6)磁记录与读出:由表格可知,“写1”的区域读出高电平,约1944mV;“写0”的区域读出低电平,约3.8mV。
8.实验总结
通过完成巨磁电阻效应的实验,我们对巨磁电阻效应的原理及其应用有了更进一步的了解,同时自己的实验操作技能也得到增强,自己发现问题、分析问题并解决问题的能力得到了提升。
在报告中,我们通过查阅相关资料,引用《巨磁阻效应及其应用实验指导书》中的部分内容,将实验的基本原理、实验仪器及主要实验步骤再次梳理。然后用自己在实验中的具体数据作数据处理,通过相关软件输入数据并生成表格及曲线图,对巨磁电阻效应的原理及特性作了一个直观的描述。除此之外,我们还对实验结果进行讨论,分析图像的形成,以及对主要误差来源进行了定性的分析。我们通过以上方式完成了该篇研究性报告。
巨磁电阻效应实验本身难度并不大,实验过程中还是需要细心操作。巨磁电阻效应的应用很广泛,我们需要更深入地去探究才能完全地掌握它,同时要将其实际运用也需要我们对它有更深的理解,这次实验我们只是掌握了基本的原理及
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基础物理实验研究性报告
特性,如果将来在研究中涉及相关的方面,这次的实验经历及撰写的实验报告将对自己理解巨磁阻效应有很大的帮助。
以上便是我们对巨磁电阻效应实验的总结,在今后从事自己专业内的实验的时候,我们也会像在基础物理实验中学到的那样,以一种求真务实、探索发现的态度,去发现、探讨并解决问题,使自己不断地研究、学习与进步。
[参考文献]
[1]《巨磁阻效应及其应用实验指导书》. 北京航空航天大学物理实验中心.2013.3.
附录
实验原始数据纸(时间:2015.5.15)
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