巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)用-數(shù)據(jù)處理10頁

1、五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.GMR模擬傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性測量 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及由公式B = 0nI算得的磁感應(yīng)強(qiáng)度如下表所示：（n=24000匝/m）勵磁電流I1(mA)磁感應(yīng)強(qiáng)度B輸出電壓U（V）勵磁電流I1(mA)磁感應(yīng)強(qiáng)度B輸出電壓U（V）10030.159289470.265-100-30.159289470.2639027.143360530.264-90-27.143360530.2628024.127431580.258-80-24.127431580.2567021.111502630.242-70-21.111502630.2406018.095573680.216-60-18.095

2、573680.2145015.079644740.184-50-15.079644740.1824012.063715790.1489-40-12.063715790.1469309.0477868420.1118-30-9.0477868420.1105206.0318578950.0741-20-6.0318578950.0738103.0159289470.0389-10-3.0159289470.0387000.0088000.0085-10-3.0159289470.0273103.0159289470.0291-20-6.0318578950.0591206.0318578950.

3、061-30-9.0477868420.0951309.0477868420.0966-40-12.063715790.13224012.063715790.1331-50-15.079644740.16885015.079644740.1691-60-18.095573680.2036018.095573680.204-70-21.111502630.2337021.111502630.233-80-24.127431580.2528024.127431580.251-90-27.143360530.2609027.143360530.260-100-30.159289470.2631003

4、0.159289470.252以B為橫坐標(biāo)，輸出電壓U為縱坐標(biāo)，作圖得：誤差分析：（1） 在實(shí)驗(yàn)操作中，用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時距離要調(diào)到的值總會有部分偏差，其范圍在正負(fù)0.2mA以內(nèi)，反應(yīng)在圖像上就是最低處的輸出都在y軸上，實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是分別分布在y軸左右兩側(cè)的；（2） 用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時，為保證調(diào)到需要調(diào)到的勵磁電流的精確度，會有很小幅度的回調(diào)，可能因磁滯現(xiàn)象造成影響；（3） 使用Excel表格處理數(shù)據(jù)的過程中可能會有精度損失；2. GMR的磁阻特性曲線的測量根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由公式B = 0nI算得的磁感應(yīng)強(qiáng)度，由R=U/I算得的電阻如下表所示： （磁阻兩端電壓U=4V）勵磁電流I1(mA)磁

5、感應(yīng)強(qiáng)度B磁阻電流 I（mA）磁阻R（）10030.159289471.9852015.113359027.143360531.9822018.1634718024.127431581.9792021.222847021.111502631.9622038.7359846018.095573681.9352067.1834635015.079644741.9022103.0494224012.063715791.8682141.327623309.0477868421.8332182.214948206.0318578951.7982224.694105103.0159289471.76722

6、63.723826001.7392300.172513-10-3.0159289471.7512284.408909-20-6.0318578951.782247.191011-30-9.0477868421.8132206.287921-40-12.063715791.8482164.502165-50-15.0796447422123.142251-60-18.095573681.9182085.505735-70-21.111502631.952051.282051-80-24.127431581.972030.456853-90-27.143360531.9812019.182231-

7、100-30.159289471.9812019.182231勵磁電流 I1(mA)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B磁阻電流 I（mA）磁阻R（）-100-30.159289471.9812019.182231-90-27.143360531.982020.20202-80-24.127431581.9722028.397566-70-21.111502631.9582042.900919-60-18.095573681.932072.53886-50-15.079644741.9012104.155708-40-12.063715791.8632147.074611-30-9.0477868421.83221

8、83.406114-20-6.0318578951.7982224.694105-10-3.0159289471.7682262.443439001.7392300.172513103.0159289471.7592274.019329206.0318578951.7882237.136465309.0477868421.8212196.5952774012.063715791.8552156.3342325015.079644741.892116.4021166018.095573681.9242079.0020797021.111502631.9552046.0358068024.1274

9、31581.9712029.4266879027.143360531.9812019159289471.9832017.145739作圖如下：誤差分析：（1）在實(shí)驗(yàn)操作中，用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時距離要調(diào)到的值總會有部分偏差，其范圍在正負(fù)0.2mA以內(nèi)，反應(yīng)在圖像上就是最高處的輸出都在y軸上，實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是分別分布在y軸左右兩側(cè)的；（2）用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時，為保證調(diào)到需要調(diào)到的勵磁電流的精確度，會有很小幅度的回調(diào)，可能因磁滯現(xiàn)象造成影響；（3）使用Excel表格處理數(shù)據(jù)的過程中可能會有精度損失；3. GMR開關(guān)（數(shù)字）傳感器的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及由公式B =

10、 0nI算得的磁感應(yīng)強(qiáng)度如下表所示：高電平：1V， 低電平：-1V減小磁場增大磁場開關(guān)動作勵磁電流/mA磁感應(yīng)強(qiáng)度/G開關(guān)動作勵磁電流/mA磁感應(yīng)強(qiáng)度/G關(guān)13.34.0111855關(guān)16.14.855645605開-18.1-5.458831395開-16.3-4.915964184作圖如下：誤差分析：（1） 在實(shí)驗(yàn)操作中，用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時距離要調(diào)到的值總會有部分偏差，其范圍在正負(fù)0.2mA以內(nèi)；（2） 用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時，為保證調(diào)到需要調(diào)到的勵磁電流的精確度，會有很小幅度的回調(diào)，可能因磁滯現(xiàn)象造成影響；（3） 使用Excel表格處理數(shù)據(jù)的過程中可能會有精度損失；4.用GMR傳感器

11、測量電流低磁偏置25mV勵磁電流I（mA）輸出電壓U（mV）勵磁電流I（mA）輸出電壓U（mV）30024.9-3002120024.3-20021.710023.6-10022.3023022.9-10022.410023.6-20021.720024.3-3002130024.9適當(dāng)磁偏置150mV勵磁電流I（mA）輸出電壓U（mV）勵磁電流I（mA）輸出電壓U（mV）300149.6-300144.5200149-200145.4100148.1-100146.30147.30147.2-100146.3100148.2-200145.4200149.2-300144.5300150.1

12、作圖如下誤差分析：（1） 操作中，設(shè)置低磁偏置和適當(dāng)磁偏置時，由于輸出電壓對偏置磁鐵的位置變動很靈敏，故初始磁偏置時的輸出電壓距離要求會有誤差；（2） 在實(shí)驗(yàn)操作中，用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時距離要調(diào)到的值總會有部分偏差，其范圍在正負(fù)0.2mA以內(nèi)；（3） 用恒流源調(diào)節(jié)勵磁電流時，為保證調(diào)到需要調(diào)到的勵磁電流的精確度，會有很小幅度的回調(diào)，可能因磁滯現(xiàn)象造成影響；（4） 使用Excel表格處理數(shù)據(jù)的過程中可能會有精度損失；（5） 測量適當(dāng)磁偏置時，減小勵磁電流時的初始電流300mA對應(yīng)的輸出電壓偏離直線較多，可能由于操作原因，比如偏置磁鐵的不穩(wěn)定或觸碰等。5.GMR梯度傳感器的特性及應(yīng)用起始角度/度

13、687174778083868992轉(zhuǎn)動角度/度03691215182124輸出電壓/mV030.955.942.2-12.3-50.8-49.5-25.4-1起始角度/度929598101104107110113116轉(zhuǎn)動角度/度242730333639424548輸出電壓/mV-12752.933.9-11.1-47.3-48.7-27.3-5.9作圖如下誤差分析：（1） 轉(zhuǎn)動齒輪時，由于每次轉(zhuǎn)動的幅度很小，由于操作原因會有轉(zhuǎn)動的角度誤差存在；（2） 轉(zhuǎn)動齒輪后讀數(shù)時，會有因讀數(shù)造成的角度誤差存在；6.通過實(shí)驗(yàn)了解磁記錄與讀出的原理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：十進(jìn)制數(shù)211二進(jìn)制數(shù)1101001

14、1磁卡區(qū)域號01234567讀出電平（V）1.9511.9510.0041.9510.0040.0041.9511.951誤差分析：（1） 設(shè)置的二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入時，磁卡區(qū)域可能未嚴(yán)格對齊；GMR傳感器在有關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例：基于GMR傳感器陣列的生物檢測：GMR傳感器比電子傳感器更靈敏、可重復(fù)性強(qiáng)，具有更寬的工作溫度、工作電壓和抗機(jī)械沖擊、震動的優(yōu)異性能，而且GMR傳感器的工作點(diǎn)也不會隨時間推移而發(fā)生偏移。 GMR傳感器的制備成本和檢測成本低，對樣本的需求量很小。由GMR傳感器組成的陣列，還可以結(jié)合現(xiàn)有的IC工藝，提高整體設(shè)備的集成度，進(jìn)行多目標(biāo)的檢測。同時，對比傳統(tǒng)的熒光檢測法，磁性標(biāo)記沒有很強(qiáng)的環(huán)境噪聲，標(biāo)記本身不會逐漸消退，也不需要昂貴的光學(xué)掃描設(shè)備以及專業(yè)的操作人員。測量原理：GMR陣列傳感器生物檢測的基本模式用GMR陣列傳感器進(jìn)行生物檢測，是以磁性顆粒為標(biāo)記物，采用直接標(biāo)記法或兩步標(biāo)記法，在施加一定方向的外加磁場的情況下，用磁敏傳感器對磁性標(biāo)記產(chǎn)生的寄生磁場進(jìn)行