当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时， 此类金属的电阻发生改变，这就是强磁金 属的各向异性磁阻效应。
磁阻传感器的构造示意图
磁阻传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制 成的一维磁阻微电路集成芯片，其坡莫合金膜，
如图所示，该薄膜的电阻率()依赖于磁化强度M 和电流I方向的夹角 ，具有以下关系式
磁阻传感器输出电路
112º53′
102º42′
113º28′
磁倾角
64º27′ 57º23′ 50º29′ 45º06′ 41º11′ 35º19′ 31º41′
地磁场
水平分 24.2
28.9
32.3
34.6
35.2
37.2
37.5
量(uT)
实验原理
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为 磁阻效应。
对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，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变化；
BH
8u0 NI
3
35.97 10 4 I (T )
5 2R
上式中N=400匝为每个线圈匝数；R=10cm亥姆霍兹线圈的平均半径 ；
真空磁导率
；I 为线圈流过的电流单位
（安培）；B 为磁感应强度
测量公式
U为输出电压,即为Uout
为外界磁场为0的电压值
为亥姆霍兹线圈产生的磁场对应 的电压值.
电流反向时测得电压为: U U0 KBH KB// sin
测正向和反向两次，目的是消除地磁沿亥姆霍兹 线圈方向(水平)分量的影响。
两式相减即可抵销 地磁场影响:
利用逐差法计算出灵敏度
数据记录
励磁电流 I/mA
10
20
磁感应强度 B/10-4 0.36 0.72
U1/mV
U2/mV
平均U/mV
为地磁场产生的电压值
实验仪器
实验步骤
定标:磁场与输出电压对应关系
用亥姆霍磁线圈产生磁场作为已知量，测量磁阻传感器的灵 敏度 (K)
1) 将亥姆霍兹线圈与直流电源连接好。 2) 使磁阻传感器的管脚和磁感应强度的方向
平行，即转盘刻度调节到角度 0°。调节底 板上螺丝使转盘至水平（用水准仪指示）。
时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢，极为微弱。
BP
B
B
我国一些城市的地磁参量
地名 齐齐哈尔 北京 西安 成都 长沙 昆明 广州
地北 理纬
47º22′
39º56′
34º16′
30º38′ 28º12′.8 25º04′.2 23º06′.1
位 置
东 经
123º59′
116º20′ 108º57′ 104º03′
将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水 平。
水平旋转转盘，找到传感器输出电压最大方向， 这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量B//的 方向。记录此时传感器输出电压U1
U1 U max U0 KB// sin 90 U0 KB//
地磁场的数值比较小，约10-5量级
地磁场作为一种天然磁源，在军事、工业、医学、探 矿等科研中也有着重要用途。
本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测定地磁场磁感 应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量
测量地磁场的磁倾角，从而掌握磁阻传感器的特性及 测量地磁场的一种重要方法
地磁场的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，如图所示，而且两者间的偏差随 时间不断地在缓慢变化。地磁轴与地球自转轴并不重合，有交角。
U U 0 KB
K为传感器的灵敏度，B为待测磁感应 强度，U0为外加磁场为零时传感器的输 出电压。
亥姆霍磁线圈的磁场与传感器 定标k（磁场与电压对应关系）
由于亥姆霍磁线圈的特点是能在其轴线中心点附 近产生较宽范围的均匀磁场区，所以常用作弱磁 场的标准磁场。亥姆霍磁线圈公共轴线中心点位 置的磁感应强度为
再转至180度,记录当时数据.
U180 U0 KB// sin(180 )
调节调零旋钮使0度和180度数据数值相等、符号 相反。通过调零抵消 U0
此时 U0 为零，转动传感器找到数值极大时即为地 磁场水平分量。
U max KB// sin 90 o KB//
地磁场水平分量B//
方法2:断开亥姆霍磁线圈电流
30
1.08
40
1.44
50
1.80
60
2.16
U1
U 60
U 30
U 2
U 50
U 20
U (U1 U 2 U3 ) / 3
U 3
U 40
U10
而：U＝k B
所以： k
U B
U 1.08 10
4
地磁场水平分量B//
方法1:断开亥姆霍磁线圈电流
将传感器调至0度,记录当前数据;
U0 U0 KB// sin
实验内容Biblioteka 1、测量地磁场实验仪的灵敏度K （定标）；
2．测量当地地磁场水平分量、垂 直分量,测定磁倾角β
定标K:691.77V/T 成都地磁场水平分量：34.6uT 磁倾角β=45°06′=45.1°
当场计算K, β,并计算相对误差.
地磁场
地球本身具有磁性，所以地球和近地空间之间存在着 磁场，叫做地磁场。地磁场的强度和方向随地点(甚至 随时间)而异。
磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管 脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个
非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。
利用四个同样的磁阻传感器组成一电桥,由于磁阻传感器与 地磁场夹角的不同,此电桥为不平衡电桥 对于一定的工作电压：磁阻传感器输出电压与外界磁场的 磁感应强度成正比关系
3) 按一下复位键，调节电流到零，电压调零。
定标
4) 依次调节电流到10 .0，20.0 ，30 .0，40 .0，50 .0，60.0。分别记录下正向电压读数 。
电流正向时测得电压为: U U0 KBH KB// sin
5) 调节电流到零，电流换向，按一下复位键，电 压调零，重复步骤4），记录下反向电压读数 。
在一个不太大的范围内，地磁场基本上是均匀的，可用三个参量来表示地磁场的方向和大小： 1) 磁偏角α ，地球表面任一点的地磁场矢量所在垂直平面(图中 与Z构成的平面，称地磁子午面)，与
地理子午面(图中X、Z构成的平面)之间的夹角。 2) 磁倾角 β，地磁场矢量 与水平面(即图的矢量 和OX与OY构成平面的夹角)之间的夹角。 3) 水平分量 ， 地磁场矢量 在水平面上的投影。 测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场矢量的方向和大小。当然这三个参量的数值随