巨磁电阻实验报告模板2025秋V1.0（当堂处理和提交）

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1 研究GMR传感器电阻对磁场的响应特征

1. 将【基本测量组件】中的巨磁电阻（以下用GMR代称）模拟传感器置于螺线管轴线中心位置（已放置好），功能按键切换至【巨磁阻测量】功能。
2. 参考讲义图4，将【巨磁电阻实验仪】的电路供电接到【基本测量组件】的电路供电；巨磁电阻供电与电流表串联后接到【基本测量组件】的巨磁电阻供电；恒流输出接到【基本测量组件】的螺线管电流输入。
3. 打开【巨磁电阻实验仪】的电源。
4. 饱和磁化GMR传感器中的铁磁层：调节恒流调节旋钮，将螺线管励磁电流调至\(+I_{\rm{ms}}\)。\(+I_{\rm{ms}}\)为饱和励磁电流。
5. 翻转变化外磁场：从+\(+I_{\rm{ms}}\)开始，逐渐减小励磁电流至0mA，再反向增大励磁电流（通过反接恒流源输出实现）至-\(+I_{\rm{ms}}\)（铁磁层反向饱和）；然后再从-\(+I_{\rm{ms}}\)开始向+\(+I_{\rm{ms}}\)变化（换向方法如前），形成磁场的闭合变化过程。在表1中记录励磁电流与GMR传感器驱动电流。
6. 计算GMR传感器的电阻以及对应的磁感应强度并填入表1。在图2中绘制\(R_{\rm{GMR}}-B\)曲线。
7. 测量结束后，调节恒流调节旋钮，使恒流输出归零，准备下一环节实验或者关机。

表1 GMR传感器在不同磁场中的电阻变化数据记录表

GMR传感器工作电压U_GMR=________V，螺线管匝数密度n=________匝/m

	单位	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Im	mA	160	140	120	100	80	60	40	20	0	-20
\(B=\mu_0nI_{\rm{m}}\)	mT
IGMR	mA
RGMR=UGMR/IGMR	Ω
	单位	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Im	mA	-40	-60	-80	-100	-120	-140	-160	-140	-120	-100
\(B=\mu_0nI_{\rm{m}}\)	mT
IGMR	mA
RGMR=UGMR/IGMR	Ω
	单位	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Im	mA	-80	-60	-40	-20	0	20	40	60	80	100
\(B=\mu_0nI_{\rm{m}}\)	mT
IGMR	mA
RGMR=UGMR/IGMR	Ω
	单位	31	32	33
Im	mA	120	140	160
\(B=\mu_0nI_{\rm{m}}\)	mT
IGMR	mA
RGMR=UGMR/IGMR	Ω

图1

2 研究GMR传感器在不同偏置磁场下的响应特征

将GMR传感器置于通电直导线旁边，如图 5所示，用永磁体给传感器施加一磁偏置。改变 导线电流，记录GMR传感器输出电压值。

1. 将实验仪的“巨磁电阻供电”接到电流测量组件的“巨磁电阻供电”；恒流输出接到电流测量组件的“待测电流输入”；电压表接到电流测量组件的“信号输出”。
2. 打开电源，调节偏置磁铁到远离GMR模拟传感器位置，即弱磁偏置状态。
3. 逐步调整恒流源输出电流，使直导线的电流值从0mA增大到200mA，再从200mA减小到0mA。调整间隔视变化情况选定，但应合理反映曲线变化过程。记录此过程中一系列A表和相应V表的读数。测量升电流和降电流曲线的目的是为了确定在该偏置条件下，GMR传感器的输出状态是否重合。不重合的话将难以用来进行定量检测。
4. 将偏置磁体转到接近GMR模拟传感器位置，即较强磁偏置状态，重复前面的测量过程。
5. 将电流输出调整到0 mA在，准备下一步实验或者关机。
6. 以通电直导线的电流值I_coil为横坐标，GMR传感器的输出电压U_out为纵坐标，在在坐标纸上或者计算机上绘制出不同偏置状态下的变化曲线；确认和指出升电流和降电流过程的曲线是否重合，是否是线性变化；分别计算不同磁偏置下的测量灵敏度，即I变化单位大小时，U的变化值。

表2 GMR传感器在不同磁场中的电阻变化数据记录表

磁铁靠近GMR传感器

	单位	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Icoil	mA	0	40	80	120	160	200	160	120	80	40	0
Uout	V
灵敏度	V/mA

磁铁背离GMR传感器

	单位	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Icoil	mA	0	40	80	120	160	200	160	120	80	40	0
Uout	V
灵敏度	V/mA

图2