巨磁电阻效应及其应用-数据处理.docx

五、实验数据及处理1.GMR模拟传感器的磁电转换特性测量 实验数据及由公式B = 0nI算得的磁感应强度如下表所示：（n=24000匝/m）励磁电流I1(mA)磁感应强度B输出电压U（V）励磁电流I1(mA)磁感应强度B输出电压U（V）10030.159289470.265-100-30.159289470.2639027.143360530.264-90-27.143360530.2628024.127431580.258-80-24.127431580.2567021.111502630.242-70-21.111502630.2406018.095573680.216-60-18.095573680.2145015.079644740.184-50-15.079644740.1824012.063715790.1489-40-12.063715790.1469309.0477868420.1118-30-9.0477868420.1105206.0318578950.0741-20-6.0318578950.0738103.0159289470.0389-10-3.0159289470.0387000.0088000.0085-10-3.0159289470.0273103.0159289470.0291-20-6.0318578950.0591206.0318578950.061-30-9.0477868420.0951309.0477868420.0966-40-12.063715790.13224012.063715790.1331-50-15.079644740.16885015.079644740.1691-60-18.095573680.2036018.095573680.204-70-21.111502630.2337021.111502630.233-80-24.127431580.2528024.127431580.251-90-27.143360530.2609027.143360530.260-100-30.159289470.26310030.159289470.252以B为横坐标，输出电压U为纵坐标，作图得：误差分析：（1） 在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内，反应在图像上就是最低处的输出都在y轴上，实际上应当是分别分布在y轴左右两侧的；（2） 用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响；（3） 使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；2. GMR的磁阻特性曲线的测量根据实验数据由公式B = 0nI算得的磁感应强度，由R=U/I算得的电阻如下表所示： （磁阻两端电压U=4V）励磁电流I1(mA)磁感应强度B磁阻电流 I（mA）磁阻R（）10030.159289471.9852015.113359027.143360531.9822018.1634718024.127431581.9792021.222847021.111502631.9622038.7359846018.095573681.9352067.1834635015.079644741.9022103.0494224012.063715791.8682141.327623309.0477868421.8332182.214948206.0318578951.7982224.694105103.0159289471.7672263.723826001.7392300.172513-10-3.0159289471.7512284.408909-20-6.0318578951.782247.191011-30-9.0477868421.8132206.287921-40-12.063715791.8482164.502165-50-15.0796447422123.142251-60-18.095573681.9182085.505735-70-21.111502631.952051.282051-80-24.127431581.972030.456853-90-27.143360531.9812019.182231-100-30.159289471.9812019.182231励磁电流 I1(mA)磁感应强度 B磁阻电流 I（mA）磁阻R（）-100-30.159289471.9812019.182231-90-27.143360531.982020.20202-80-24.127431581.9722028.397566-70-21.111502631.9582042.900919-60-18.095573681.932072.53886-50-15.079644741.9012104.155708-40-12.063715791.8632147.074611-30-9.0477868421.8322183.406114-20-6.0318578951.7982224.694105-10-3.0159289471.7682262.443439001.7392300.172513103.0159289471.7592274.019329206.0318578951.7882237.136465309.0477868421.8212196.5952774012.063715791.8552156.3342325015.079644741.892116.4021166018.095573681.9242079.0020797021.111502631.9552046.0358068024.127431581.9712029.4266879027.143360531.9812019159289471.9832017.145739作图如下：误差分析：（1）在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内，反应在图像上就是最高处的输出都在y轴上，实际上应当是分别分布在y轴左右两侧的；（2）用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响；（3）使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；3. GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量实验数据及由公式B = 0nI算得的磁感应强度如下表所示：高电平：1V， 低电平：-1V减小磁场增大磁场开关动作励磁电流/mA磁感应强度/G开关动作励磁电流/mA磁感应强度/G关13.34.0111855关16.14.855645605开-18.1-5.458831395开-16.3-4.915964184作图如下：误差分析：（1） 在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内；（2） 用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响；（3） 使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；4.用GMR传感器测量电流低磁偏置25mV励磁电流I（mA）输出电压U（mV）励磁电流I（mA）输出电压U（mV）30024.9-3002120024.3-20021.710023.6-10022.3023022.9-10022.410023.6-20021.720024.3-3002130024.9适当磁偏置150mV励磁电流I（mA）输出电压U（mV）励磁电流I（mA）输出电压U（mV）300149.6-300144.5200149-200145.4100148.1-100146.30147.30147.2-100146.3100148.2-200145.4200149.2-300144.5300150.1作图如下误差分析：（1） 操作中，设置低磁偏置和适当磁偏置时，由于输出电压对偏置磁铁的位置变动很灵敏，故初始磁偏置时的输出电压距离要求会有误差；（2） 在实验操作中，用恒流源调节励磁电流时距离要调到的值总会有部分偏差，其范围在正负0.2mA以内；（3） 用恒流源调节励磁电流时，为保证调到需要调到的励磁电流的精确度，会有很小幅度的回调，可能因磁滞现象造成影响；（4） 使用Excel表格处理数据的过程中可能会有精度损失；（5） 测量适当磁偏置时，减小励磁电流时的初始电流300mA对应的输出电压偏离直线较多，可能由于操作原因，比如偏置磁铁的不稳定或触碰等。5.GMR梯度传感器的特性及应用起始角度/度687174778083868992转动角度/度03691215182124输出电压/mV030.955.942.2-12.3-50.8-49.5-25.4-1起始角度/度929598101104107110113116转动角度/度242730333639424548输出电压/mV-12752.933.9-11.1-47.3-48.7-27.3-5.9作图如下误差分析：（1） 转动齿轮时，由于每次转动的幅度很小，由于操作原因会有转动的角度误差存在；（2） 转动齿轮后读数时，会有因读数造成的角度误差存在；6.通过实验了解磁记录与读出的原理 实验数据如下表所示：十进制数211二进制数11010011磁卡区域号01234567读出电平（V）1.9511.9510.0041.9510.0040.0041.9511.951误差分析：（1） 设置的二进制数据写入时，磁卡区域可能未严格对齐；GMR传感器在有关领域的应用实例：基于GMR传感器阵列的生物检测：GMR传感器比电子传感器更灵敏、可重复性强，具有更宽的工作温度、工作电压和抗机械冲击、震动的优异性能，而且GMR传感器的工作点也不会随时间推移而发生偏移。 GMR传感器的制备成本和检测成本低，对样本的需求量很小。由GMR传感器组成的阵列，还可以结合现有的IC工艺，提高整体设备的集成度，进行多目标的检测。同时，对比传统的荧光检测法，磁性标记没有很强的环境噪声，标记本身不会逐渐消退，也不需要昂贵的光学扫描设备以及专业的操作人员。测量原理：GMR阵列传感器生物检测的基本模式用GMR阵列传感器进行生物检测，是以磁性颗粒为标记物，采用直接标记法或两步标记法，在施加一定方向的外加磁场的情况下，用磁敏传感器对磁性标记产生的寄生磁场进行