磁阻传感器MR的应用
研究性实验报告——各向异性磁阻传感器与磁场测量
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 基础物理学 研究性实验报告 题目：各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者： 第二作者： 学院：航空科学与工程学院 专业：飞行器设计与工程 班级：110519 2013年5月14日 1
目录 摘要 ............................................................................................... 错误!未定义书签。关键词 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 一、实验要求 ............................................................................... 错误!未定义书签。 二、实验原理 ............................................................................... 错误!未定义书签。 三、实验仪器介绍 ....................................................................... 错误!未定义书签。 四、实验内容 ............................................................................... 错误!未定义书签。 1、测量前的准备工作 ......................................................... 错误!未定义书签。 2、磁阻传感器特性测量...................................................... 错误!未定义书签。 3、测量磁阻传感器的各向异性特性.................................. 错误!未定义书签。 4、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量...................................... 错误!未定义书签。 5、地磁场测量 ..................................................................... 错误!未定义书签。 五、思考题 ................................................................................... 错误!未定义书签。 六、误差分析 ............................................................................... 错误!未定义书签。 七、AMR传感器的应用举例 ...................................................... 错误!未定义书签。 八、实验感想 ............................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。附录——原始实验数据(影印版).................................................. 错误!未定义书签。 各向异性磁阻传感器与磁场测量 摘要：物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量。也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，广泛用于各类需要自动检测与控制的领域。磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。本实验研究AMR的特性并利用它对磁场进行测量。 关键词：AMR，磁阻效应，电磁转换，磁场测量
巨磁电阻效应及其传感器的原理
巨磁阻效应及其传感器的原理和应用 一、概述 对于物质磁电阻特性的研究由来已久，早在20世纪40年代人们就发现了磁电阻效应。所谓磁电阻是指导体在磁场中电阻的变化，通常用电阻变化率Δr/r 描述。研究发现，一般金属导体的Δr/r很小，只有约10-5%；对于磁性金属或合金材料（例如坡莫合金），Δr/r可达（3~5）%。所谓巨磁电阻（GMR）效应，是指某些磁性或合金材料的磁电阻在一定磁场作用下急剧减小，而Δr/r急剧增大的特性，一般增大的幅度比通常的磁性与合金材料的磁电阻约高10倍。利用这一效应制成的传感器称为GMR传感器。 1、分类 GMR材料按其结构可分为具有层间偶 合特性的多层膜（例如Fe/Cr）、自旋阀多层膜 （例如FeMn/FeNi/Cu/FeNi）、颗粒型多层膜（例 如Fe-Co）和钙钛矿氧化物型多层膜（例如 AMnO3）等结构；其中自旋阀（spin valve）多层膜又分为简单型和对称型两 类；也有将其分为钉扎(pinning)和非钉扎型两类 的。 2、巨磁电阻材料的进展 1986年德国的Grunberg和C.F.Majkrgak 等人发现了Y/Gd、Y/Dy和Fe/Cr/Fe多层膜中 的层间偶合现象。1988年法国的M.N.Baibich 等人首次在纳米级的Fe/Cr多层膜中发现其Δ r/r在4.2K低温下可达50%以上，由此提出了 GMR效应的概念，在学术界引起了很大的反 响。由此与之相关的研究工作相继展开，陆续 研制出Fe/Cu、Fe/Ag、Fe/Al、Fe/Au、Co/Cu、 Co/Ag、Co/Au……等具有显著GMR效应的层 间偶合多层膜。自1988年发现GMR效应后仅 3年，人们便研制出可在低磁场（10-2～10-6T） 出现GMR效应的多层膜（如 [CoNiFe/CoFe/AgCu/CoFe/CoNiFe]n）。 1992年人们利用两种磁矫顽力差别大的 材料（例如Co和Fe20Ni80）制成Co/Cu/ Fe20Ni80/Cu多层膜，他们发现，当Cu 层厚度大于5nm时，层间偶合较弱，此时利用 磁场的强弱可改变磁矩的方向，以自旋取向的 不同来控制膜电阻的大小，从而获得GMR效 应，故称为自旋阀。
传感器课程设计报告
河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：齐文华学号：12L0751265 专业班级：电子信息工程L126班 课程名称：传感器原理及应用 学年学期：2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师：陈书旺 2 0 1 4 年12月
课程设计成绩评定表
目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14
一、引言 1.课程设计的目的 1）使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2）锻炼学生自主独立完成课程设计的能力，培养学生积极动手创新的精神。3）通过课程设计提高我们动手实践能力，为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础，使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展，许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多，遍及人们生活的各个方面，给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器，对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯，当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图
巨磁阻传感器原理及其应用
巨磁阻传感器原理及其应用 日期：2013-11-15 作者：何喜富，传感器系统应用工程师，英飞凌科技（中国）有限公司 目前磁性传感器在汽车领域应用中主要有霍尔效应，各项异性磁阻效应，巨磁阻效应以及穿遂磁阻效应。英飞凌是少数几个同时掌握磁性感应技术并应用于产品中的半导体公司之一。 磁性传感器广泛应用于现代汽车中，如速度检测，角度检测，位置检测，电流检测等。根据磁性感应原理，可分为霍尔原理及磁阻原理。其中磁阻式根据原理又可分为常磁阻效应（Ordinary Magneto Resistance, OMR）、各项异性磁阻效应（Anisotropic Magneto Resistance，AMR）、巨磁阻效应（Giant Magneto Resistance，GMR）、超巨磁阻效应（Colossal Magneto Resistance，CMR）、穿遂磁阻效应（Tunnel Magneto Resistance，TMR）、巨磁阻抗效应（Giant Magneto impedance，GMI）以及特异磁阻效应（Extraordinary Magneto Resistance，EMR）等。 目前磁性传感器在汽车领域应用中主要有霍尔效应，各项异性磁阻效应，巨磁阻效应以及穿遂磁阻效应。英飞凌是少数几个同时掌握有以上磁性感应技术并应用于产品中的半导体公司之一。 相比于霍尔效应和各项异性磁阻效应，巨磁阻效应具有更好的灵敏度,更小的噪声以及气隙表现,非常适合汽车领域中需要高精度以及较大工作气隙要求的应用。目前英飞凌巨磁阻系列传感器涵盖速度及角度应用，本文主要介绍巨磁阻传感器原理及其在速度检测和角度检测方面应用。 集成巨磁阻原理 所谓磁阻效应是指导体或半导体在磁场作用下其电阻值发生变化的现象，巨磁阻效应在1988年由彼得?格林贝格（Peter Grünberg）和艾尔伯?费尔（Albert Fert）分别独立发现，他们因此共同获得2007年诺贝尔物理学奖。研究发现在磁性多层膜如Fe/Cr和Co/Cu中，铁磁性层被纳米级厚度的非磁性材料分隔开来。在特定条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值约高10余倍，这一现象称为“巨磁阻效应”。 巨磁阻效应可以用量子力学解释,每一个电子都能够自旋,电子的散射率取决于自旋方向和磁性材料的磁化方向。自旋方向和磁性材料磁化方向相同，则电子散射率就低，穿过磁性层的电子就多，从而呈现低阻抗。反之当自旋方向和磁性材料磁化方向相反时，电子散射率高，因而穿过磁性层的电子较少，此时呈现高阻抗。 如图1所示，两侧蓝色层代表磁性材料薄膜层，中间橘色层代表非磁性材料薄膜层。
磁阻传感器在导航系统中的应用
Applications of Magnetoresistive Sensors in Navigation Systems Michael J. Caruso Honeywell Inc. ABSTRACT Most navigation systems today use some type of compass to determine heading direction. Using the earth?s magnetic field, electronic compasses based on magnetoresistive (MR) sensors can electrically resolve better than 0.1 degree rotation. Discussion of a simple 8- point compass will be described using MR sensors. Methods for building a one degree compass using MR sensors will also be discussed. Compensation techniques are shown to correct for compass tilt angles and nearby ferrous material disturbances. INTRODUCTION The magnetic compass has been used in navigation for centuries. The inventor of the compass is not known, though evidence suggests that the Chinese were using lodestone?a magnetic iron ore?over 2000 years ago to indicate horizontal directions. It appears that Mediterranean seamen of the 12th century were the first to use a magnetic compass at sea [1]. Today, the balanced needle compass is only a slight variation of this early discovery. Advances in technology have led to the solid state electronic compass based on MR magnetic sensors and acceleration based tilt sensors. Electronic compasses offer many advantages over conventional òneedleó type or gimbaled compasses such as: shock and vibration resistance, electronic compensation for stray field effects, and direct interface to electronic navigation systems. Two types of compasses will be discussed in this paper?a basic eight-point compass and a one-degree compass. EARTH?S MAGNETIC FIELD The earth?s magnetic field intensity is about 0.5 to 0.6 gauss and has a component parallel to the earth?s surface that always point toward magnetic north. This is the basis for all magnetic compasses. The key words here are òparallel to the earth?s surfaceó and òmagnetic northó.
传感器课程设计
哈尔滨远东理工学院传感器课程设计小型称重系统设计 姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日
目录 第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。 选题背景............................................... 错误!未定义书签。 目的和意义............................................. 错误!未定义书签。第2章设计方案及其论述..................................... 错误!未定义书签。 模型建立及电路原理..................................... 错误!未定义书签。 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 数据图表 (6) 数据分析 (7) 结论 (8)
第1章绪论 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。 6）了解电路原理。
TLE5012B英飞凌Infineon 360°角度传感器GMR巨磁阻
TLE5012B英飞凌Infineon 360°角度传感器GMR巨磁阻 Infineon TLE5012B GMR-Based Angle Sensors 英飞凌TLE5012B 基于GMR 的角度传感器是一款360°角度传感器，可检测磁场的方向。这是通过使用单片式集成巨磁阻（iGMR）元件测量正弦和余弦角分量来实现的。可对原始信号（正弦和余弦）在内部进行数字处理以计算磁场（磁铁）的角方向。TLE5012B 是经过预校准的传感器。校准参数存储在激光引信中。启动时引信值被写入双稳态多谐振荡器触发电路中，在其中这些值可由具体应用的参数进行修改。数据通信通过一个兼容SPI 的双向同步串行通信接口(SSC)实现。传感器配置存储在寄存器中，可由SSC 接口进行访问。 特点 巨磁阻（GMR）原理 集成磁场感应用于角度测量 360°角度测量，有转数表和角速度测量 两个单独的高精度单位SD-ADC 绝对角度值在输出端的15 位表示( 0.01°的分辨率) 正弦/余弦值在接口上的16 位表示 使用周期和温度范围内最大为1.0°的角度误差，并有激活自校准功能 达8Mbit/s 的双向SSC 接口 有诊断功能和状态信息，支持安全完整性等级（SIL） 接口：SSC、PWM、增量接口(IIF), 霍尔开关模式(HSM), 短PWM 码(SPC, 基于SAE
J2716 中规定的SENT 协议) 输出引脚可配置（编程或预配置）为推挽或开漏 SSC 或SPC 接口为开漏配置时，可以实现一条线上多个传感器的总线模式工作0.25μm CMOS 技术 汽车级：-40°C 到+ 150°C（结温） ESD > 4kV (HBM) 符合RoHS（无铅封装） 不含卤素 应用：电换向电机，旋转开关，转向角测量，通用角测量 方框图Block Diagram
磁阻效应及磁阻传感器实验
一、实验题目：磁阻效应及磁阻传感器的特性研究 二、实验目的：1、了解磁阻效应的基本原理及测量磁阻效应的方法； 2、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度的关系； 3、画出锑化铟传感器电阻变化与磁感应强度的关系曲线，并进行相应的曲线 和直线拟合； 4、学习用磁阻传感器测量磁场的方法。 三、实验原理： 磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。和霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到的洛仑兹力而产生的。若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。磁阻效应还与样品的形状有关，不同几何形状的样品，在同样大小的磁场作用下，其电阻不同，该效应称为几何磁阻效应。由于半导体的电阻率随磁场的增加而增加，有人又把该磁阻效应称为物理磁阻效应。目前，磁阻效应广泛应用于磁传感、磁力计、电子罗盘、位置和角度传感器、车辆探测、GPS导航、仪器仪表、磁存储（磁卡、硬盘）等领域。 一定条件下，导电材料的电阻值R随磁感应强度B变化规律称为磁阻效应。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，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场。如果霍尔电场作用和某一速度的载流子的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。如果将图1中U H短路，磁阻效应更明显。因为在上述的情况里，磁场与外加电场垂直，所以该磁阻效应称为横向磁阻效应。 当磁感应强度平行于电流时，是纵向情况。若载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向无关，纵向磁感应强度不引起载流子漂移运动的偏转，因而没有纵向霍尔效应的磁阻。而对于载流子的有效质量和弛豫时间与移动方向有关的情形，若作用力的方向不在载流子的有效质量和弛豫时间的主轴方向上，此时，载流子的加速度和漂移移动方向与作用力的方向不相同，也可引起载流子漂移运动的偏转现象，其结果总是导致样品的纵向电流减小电阻增加。在磁感应强度与电流方向平行情况下所引起的电阻增加的效应，被称为纵向磁阻效应。 通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用Δρ/ρ（0）表示。其中ρ（0）为零磁场时的电阻率，设磁电阻电阻值在磁感受应强度为B的磁场的电阻率为ρ（B），则Δρ=ρ（B）－ρ（0）。由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/ R（0）正比于Δρ/ρ（0），这里ΔR=R （B）－R（0）。因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量ΔR/ R（0）来表示磁阻效应的大小。 测量磁电阻电阻值R与磁感应强度B的关系实验装置及线路如图2所示。尽管不同的磁阻装置有不同的灵敏度，但其电阻的相对变化率ΔR/ R（0）与外磁场的关系都是相似的。实验证明，磁阻效应对外加磁场的极性不灵敏，就是正负磁场的相应相同。一般情况下外加磁场较弱时，电阻相对变化率ΔR/ R（0）正比于磁感应强度B的二次方；随磁场的加强，ΔR/ R （0）与磁感应强度B呈线性函数关系；当外加磁场超过特定值时，ΔR/ R（0）与磁感应强
传感器原理及应用课程设计说明书
天津商业大学自动化专业2007级 传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 城市路灯控制系统 学号：20072737 姓名：李广砥 完成时间：至 总评成绩： 指导教师签章：
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计之城市路灯灯控制系统一、题目的认识理解 光电阻作为一种传感器主要是用来实现开关功能，用于对光照强度的控制。而自然光的自动检测显示与报警系统使人们对工作场所或外部环境的光照强度的控制成为可能，尤其在当前能源短缺和环境压力变大的背景下更有意义。而由国家电网统计的数据截止2006年我国火电比列依然超过80%，火电中绝大部分是燃煤发电。而煤炭燃烧必然带来二氧化碳的大量排放，同时也加大了环境承载能力。所以建设环境友好型能源节约型的城市和国家是势在必行的举措，只有这样才能实现可持续发展。 二、设计任务要求： 设计题目：自然光光照强度自动检测显示（报警）系统设计之城市路灯控制系统 主要要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 备注：报警功能选作。 1、方案的设计 1）根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 2）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传 感器的输出； 3）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少 三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理 图的设计； 5）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系 统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据 2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 6）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 1）利用Multisim或Pspice等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波 形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；
磁阻传感器实验报告
磁阻传感器/地磁场测量 一、 二、 关于磁阻传感器 磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的一种传感器。广泛应用于工业，汽车制造，以及可用于地磁场测量。 三、 四、 磁阻传感器原理(如图1) 磁性材料(如坡莫合金)具有各向异性，对它进行磁化时，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴、材料的形状和磁化磁场的方向。当给带状坡莫合金材料通电流时，材料的电阻取决于电流的方向与磁化方向的夹角。如果给材料施加一个磁场B(被测磁场)， 就会使原来的磁化方向转动。如果磁化方向 转向垂直于电流的方向，则材料的电阻将减 小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，则 材料的电阻将增大。磁阻效应传感器一般有 四个这样的电阻组成，并将它们接成电桥。 在被测磁场B 作用下，电桥中位于相对位置 的两个电阻阻值增大，另外两个电阻的阻值 减小。在其线性范围内，电桥的输出电压与 被测磁场成正比。 五、 六、 磁阻传感器/地磁场测量的实验过程(如图2) 1.将磁阻传感器放在赫姆霍兹线圈公共轴线中点，使管脚和磁感应强度方向平行。 2. 从0开始每隔10mA 改变励磁电流，分别测量出励磁电流为正向和反向时磁阻传感器的输出电压1U 和2U ，2/)(21U U U -=。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。 3.用亥姆霍磁线圈产生的磁场磁感应强度作为已知量，采用最小二乘法拟合，测量磁阻传感器的灵敏度K 。 4.将磁阻传感器平行固定在转盘上，调 整转盘至水平(可用水准器指示)。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1U 后，再旋转转盘，记录传感器 图1 磁阻传感器示意图 图2 地磁场测量/磁阻传感器演示
传感器课程设计
哈尔滨远东理工学院传感器课程设计 小型称重系统设计姓名： 专业：电子信息工程 学号： 指导教师： 机器人学院 二0一七年六月二十五日
目录 第1章绪论 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.2 目的和意义 (1) 第2章设计方案及其论述 (3) 2.1 模型建立及电路原理 (3) 2.2 电路图 (4) 第3章数据图表及分析 (6) 3.1 数据图表 (6) 3.2 数据分析 (7) 结论 (8)
第1章绪论 1.1 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子称重器是电子称重器中的一种，称重器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，称重器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。因此，称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中，称重传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验效果。 1.2 目的和意义 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2）学会建立仿真模型。 3）比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）了解物体重量与电压的关系效应。
磁阻传感器实验报告
磁阻传感器/地磁场测量 一、 关于磁阻传感器 磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的一种传感器。广泛应用于工业，汽车制造，以及可用于地磁场测量。 二、 磁阻传感器原理(如图1) 磁性材料(如坡莫合金)具有各向异性，对它进行磁化时，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴、材料的形状和磁化磁场的方向。当给带状坡莫合金材料通电流时，材料的电阻取决于电流的方向与磁化方向的夹角。如果给材料施加一个磁场B(被测磁场)，就会使原来的磁化方向 转动。如果磁化方向转向垂直于电流的方向，则材料的电阻将减小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，则材料的电阻将增 大。磁阻效应传感器一般有四个这样的电 阻组成，并将它们接成电桥。在被测磁场B 作用下，电桥中位于相对位置的两个电阻 阻值增大，另外两个电阻的阻值减小。在 其线性范围内，电桥的输出电压与被测磁 场成正比。 三、 磁阻传感器/地磁场测量的实验过程(如图2) 1.将磁阻传感器放在赫姆霍兹线圈公共轴线中点，使管脚和磁感应强度方向平行。 2. 从0开始每隔10mA 改变励磁电流，分别测量出励磁电流为正向和反向时磁阻传感器的输出电压1U 和2U ，2/)(21U U U -=。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。 3.用亥姆霍磁线圈产生的磁场磁感应强度作为已知量，采用最小二乘法拟合，测量磁阻传感器的灵敏度K 。 4.将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平(可用水准器指示)。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 1U 后，再旋转转盘，记录传感器输出最小 电压2U ，由∥KB U U =-2/21，求得当地地磁场水平分量∥B 。 量∥B 方向放置，只是方向转900。转动调节转盘，分别记下传感器输出最大和最小 时转盘指示值和水平面之间的夹角1β和2β，同时记录此最大读数'1U 和'2U 。由 2/)(21βββ+=计算磁倾角β的值。测量10组β值，求其平均值。 6.由 KB U U ='-'2/21，计算地磁场磁感应强度B 的值。并计算地磁场的垂直分量 βsin B B =⊥。 图1 磁阻传感器示意图 图 2 地磁场测量/磁阻传感器演示
光敏电阻传感器课程设计
课程设计 课程传感器课程设计 题目光敏电阻传感器应用电路设计院系电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011年7 月22日
任务书 课程传感器课程设计 题目光敏电阻传感器应用电路设计 专业测控二102 姓名学号 主要内容： 设计一个光照强度自动检测系统，可分光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分、报警部分。光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件。输入信号处理后，就可以用来显示了。显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。 基本要求： 1、查阅资料，确定设计方案 2、选择器件，设计硬件电路，并画出原理图 3、编写采集程序 4、撰写课程设计说明书 主要参考资料： [1] 赵负图.国内外传感器手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1998. [2] 杨崇志.特殊新型电子元器件手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2003. [3] 丁镇生.传感器及传感技术应用[M].北京:电子工业出版社,2000. [4] 康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,1999. 2010年7 月12 日
摘要 光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上报警部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件，它可以完成从光强到电阻值的信号转换，再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用发光二极管来显示，不同的光强对应于不同的发光二极管点亮，就能简单的显示出不同的光强了。 关键词：光敏电阻；光电传感器；光照强度；发光二级管
传感器课程设计——霍尔传感器测量磁场要点
目录 一、课程设计目的与要求 (2) 二、元件介绍 (3) 三、课程设计原理 (6) 3.1霍尔效应 (6) 3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 (8) 四、课程设计内容 (10) 4.1电路补偿调节 (10) 4.2失调电压调零 (10) 4.3按图4-3接好信号处理电路 (10) 4.4按图4-4接好总测量电路 (11) 4.5数据记录与处理 (12) 4.6数据拟合 (14) 五、成品展示 (16) 六、分析与讨论 (17) 实验所需仪器 (19) 个人总结 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 参考网址 (22)
一、课程设计目的与要求 1.了解霍尔传感器的工作原理 2.掌握运用霍尔传感器测量磁场的方法
二、元件介绍 CA3140 CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。 应用范围: .单电源放大器在汽车和便携式仪表 .采样保持放大器 .长期定时器 .光电仪表 .探测器 .有源滤波器 .比较器 .TTL接口 .所有标准运算放大器的应用 .函数发生器 .音调控制 .电源 .便携式仪器
3503霍尔元件 UGN3503LT，UGN3503U和UGN3503UA霍尔效应传感器准确地跟踪磁通量非常小的变化，密度变化通常太小以致不方便操作霍尔效应开关。 可作为运动探测器，齿传感器和接近探测器，磁驱动机械事件的镜像。作为敏感电磁铁的显示器，就可以有效地衡量一个系统的负载量可以忽略不计的性能，同时提供隔离污染和电气噪声。 每个霍尔效应集成电路包括一个霍尔传感元件，线性放大器和射极跟随器输出级。 三种封装形式提供了对磁性优化包大多数应用程序。封装后缀“LT”是一个缩影SOT-89/TO243AA表面贴装应用的晶体管封装;后缀“U”是一个微型三引脚塑料SIP，而'UA'是一个三引脚超小型SIP协议。所有器件的额定连续运行温度范围为-20 °C至+85°C。 特点: ·极为敏感 ·至23 kHz的平坦的响应Array·低噪声输出 ·4.5 V至6 V的操作 ·磁性优化装箱 图2-4 3503霍尔元件封装及引脚图
8实验八锑化铟磁电阻传感器的磁阻特性测量和应用
实验八 锑化铟磁阻特性测量 磁阻器件由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点在工业、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、位置测量等，其中最典型的锑化铟（InSb ）传感器是一种价格低廉、灵敏度高的磁电阻，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：利用砷化镓（GaAs ）霍尔传感器测量磁感应强度，研究锑化铟（InSb ）磁阻传感器的电阻随磁感应强度的变化情况。 一、实验目的 1 、测量锑化铟传感器的电阻与磁感应强度变化的关系。 2 、作出锑化铟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曲线和直线拟合。 二、实验仪器 FD-MR-Ⅱ型磁阻效应实验仪（直流双路恒流电源、 0~2V 直流数字电压表、电磁铁、数字式毫特仪、锑化铟磁阻传感器、电磁铁及双向单刀开关等）、示波器、电阻箱、正弦交流低频发生器及导线若干。 三、实验原理 在一定条件下，载流导体或半导体的电阻值 R 随磁感应强度 B 变化的规律称为磁阻效 应。如图 43-1 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，在两端产生积聚电荷并产生霍尔电场，如果霍尔电场作用和某一速度的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生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，电阻增大出现横向磁阻效应。如果将图43-1中的 a 端和 b 端短路，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 )0(/ρρ?表示。其中)0(ρ为零磁场时的电阻率，设磁阻在磁感应强度为B 的磁场作用下的电阻率为)B (ρ， 则 )0()B (ρρρ-=?。由于磁阻传感器电阻的相对变化率 △R/R(0)正比于)0(/ρρ?，这里△R = R(B)－R(0)，因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量△R/R(0)来表示磁阻效应的大小。测量磁阻电阻值R 与磁感应强度 B 的关系所用实验装置及线路如图 43-2 所示。
温度传感器报警器课程设计
《传感器课程设计报告》题目：温度报警器 学院： 专业： 班级： 姓名： 指导教师： 2010年07月02日
目录 1 设计目的 (1) 2 设计题目 (1) 3 课程设计内容及要求 (1) 4 设计总结、心得 (4) 5 参考书目 (5)
一、设计目的 通过课程设计使学生对传感器应用技术的知识有全面的掌握，加深对该课程知识的理解，培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力，也是对前期理论与实践教学效果的检验。通过课程设计使学生对工程设计有初步的认识，增强学生的识图、绘图能力，培养学生独立工作的能力。通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维方式和步骤，并了解如何进一步根据确定的设计方案选择元器件，使设计的方案在功能上和经济上均可行。 二、设计题目 温度报警器, 当温度高于某值时，自动发出声光报警。 三、课程设计内容及要求 1 设计方案的选定与说明 结构图 根据传感器的原理构成和设计需要，各部分元件分别选用下列元器件： 测温电路由敏感元件、转换元件和测量电路构成，测量电路选用电桥，辅助电源选用直流电源。 敏感元件:负温度系数热敏电阻。 转换元件：负温度系数热敏电阻将温度转换成电量 。 测量电路的种类：电桥。电桥法方便、准确。 辅助电源的种类：15伏特直流稳压电源、220交流电源。 测温电路 报警电路 比较放大器 辅助电源
2 论述方案的各部分工作原理 当温度上升时，Rt电阻阻值减小，电桥不平衡，输出电压量减小，送给比较放大器，当送给比较放大器的电压量低于给定值时，比较放大器输出电压为低电平，晶闸管关断，原来被短路的报警回路工作，电路灯亮、铃响，报警电路报警。 3 设计方案的图表； 1）温度测量 + - 当温度变化时，Rt电阻阻值也随之变小，电桥对臂乘积不等，电桥不平衡，输出电量增加，由公式{ U0=(U i/4)*(△R t/R1)，U i=[15/(R5+R6)]*R6 }算得输出电压U0，送入比较放大器，进行比较。 2）比较放大器 正端电压由测量电路送来，即电桥输出电压U0 ，当U0大于负端时，比较放
GMR磁场传感器的工作原理
GMR磁场传感器的工作原理 巨磁电阻（GMR）效应是1988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻(Giant Magnetoresistanc)，简称GMR。 1. 巨磁电阻（GMR）原理，见图一。 巨磁电阻（GMR）效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。 2. 巨磁电阻（GMR）传感器原理，见图二。 巨磁电阻（GMR）传感器将四个巨磁电阻（GMR）构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。工作时图中“电流输入端”接5V~20V的稳压电压，“输出端”在外磁场作用下即输出电压信号。
3. 巨磁电阻（GMR）传感器性能，见图三，表一。 图三所示为巨磁电阻（GMR）传感器在外场中的性能曲线，表明该传感器在±200Oe的磁场范围类有较好的线性。 表一所示为国际上各公司生产的巨磁电阻（GMR）传感器的性能对照，表中标注有（库万军）处为本公司产品。对比表明本公司的产品无论灵敏度或线性范围都有较大的优越性，而且本公司产品性能仍在不停的丰富和完善过程中。更为重要的是，本公司产品采用特殊的结构，适宜于采用半导体集成化规模生产，因此生产成本低。
3. 产品使用说明 a.巨磁电阻（GMR）传感器作为一种有源器件，其工作必须提供5~20V的直流电源。而且该 电源的稳定性直接影响传感器的测试精度，因此要求以稳压电源提供；使用中也应避免过电压供电； b.巨磁电阻（GMR）传感器作为一种高精度的磁敏传感器，对使用磁环境也有一定的要求， 其型号选用应根据使用环境的磁场大小来决定； c.巨磁电阻（GMR）传感器对磁场的灵敏度与方向有关。其外形结构上标注的敏感轴为传感 器对磁场最为灵敏的方向，参见图四。当不平行时，灵敏度降低，其关系为 Sθ=S0COSθ 其中Sθ为磁场方向与传感器敏感轴间的夹角为θ时的灵敏度，S0为磁场方向与传感器敏感轴平行时的灵敏度。 图4 巨磁电阻（GMR）传感器外形结构及接线图 d.对于输出特性相对于外磁场为偶函数时，则将传感器作为测量使用时需要外加偏置磁场。理想情况偏置磁 场的大小为传感器保持线性范围磁场的1/2。
传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器
第5章 磁电式传感器习题集与部分参考答案 5-1 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理，并说明引起其输出特性非线性的原因。 5-2 试述相对式磁电测振传感器的工作原理和工作频率范围。 5-3 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施；若要提高其上限又可采取什么措施？ 5-4 对永久磁铁为什么要进行交流稳磁处理？说明其原理。 5-5 为什么磁电式传感器要考虑温度误差？用什么方法可减小温度误差？ 5-6 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件（动圈）的尺寸如图P5-1所示：D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，工作气隙宽Lg=10mm ，线圈总匝数为15000匝。若气隙磁感应强度为0.5515T ，求传感器的灵敏度。 5-6 解：已知D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，Lg=10mm ，W=15000匝，Bg=0.5515T 工作气隙的线圈匝数Wg=（总匝数W/线圈长度L ）*气隙长度Lg g g W l B K 0=，2)(210D D l +=π 5-7 某磁电式传感器固有频率为10Hz ，运动部件（质量块）重力为2.08N ，气隙磁感应强度B g =1T ，工作气隙宽度为t g =4mm ，阻尼杯平均直径D CP =20mm ，厚度t=1mm ，材料电阻率m mm /1074.128?Ω?=-ρ。试求相对阻尼系数ξ=？若欲使ξ=0.6，问阻尼杯璧厚t 应取多大？ 5-8 某厂试制一磁电式传感器，测得弹簧总刚度为18000N/m ，固有频率60Hz ，阻尼杯厚度为1.2mm 时，相对阻尼系数ξ=0.4。今欲改善其性能，使固有频率降低为20Hz ，相对阻尼系数ξ=0.6，问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大？ 5-9 已知惯性式磁电速度传感器的相对阻尼系数ξ=2/ 1，传感器-3dB 的下限频率为16Hz ，试求传感器的自振频率值。 5-10 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数ξ=0.6，求振幅误差小于2%测试时的n ωω/范围。