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强度6高斯），调节放大器校准旋钮，使输出电压为1 .500伏。
2. 磁阻传感器特性测量
a. 测量磁阻传感器的磁电转换特性
磁电转换特性是磁阻传感器最基本的特性。磁电转换特性曲线的直线部分对应的磁感应强度，即磁阻传感器的工作范围，直线部分的斜率除以电桥电压与放大器放大倍数的乘积，即为磁阻传感器的灵敏度。
按表1数据从300mA逐步调小赫姆霍兹线圈电流，记录相应的输出电压值。切换电流换向开关（赫姆霍兹线圈电流反向，磁场及输出电压也将反向），逐步调大反向电流，记录反向输出电压值。注意：电流换向后，必须按复位按键消磁。
表1 AMR磁电转换特性的测量 线圈电流(mA) 磁感应强度(高斯) 输出电压(V) 300 250 200 150 100 50 6 5 4 3 2 1 0 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -1 -2 -3 -4 -5 -6 数据处理要求：以磁感应强度为横轴，输出电压为纵轴，将上表数据作图，并确定所用传感器的线性工作范围及灵敏度。
b. 测量磁阻传感器的各向异性特性
AMR只对磁敏感方向上的磁场敏感，当所测磁场与磁敏感方向有一定夹角α时，AMR测量的是所测磁场在磁敏感方向的投影。由于补偿调节是在确定的磁敏感方向进行的，实验过程中应注意在改变所测磁场方向时，保持AMR方向不变。
将赫姆霍兹线圈电流调节至200mA，测量所测磁场方向与磁敏感方向一致时的输出电压。
松开线圈水平旋转锁紧螺钉，每次将赫姆霍兹线圈与传感器盒整体转动10度后锁紧，松开传感器水平旋转锁紧螺钉，将传感器盒向相反方向转动10度（保持AMR方向不变）后锁紧，记录输出电压数据于表2中。
表2 AMR方向特性的测量 磁感应强度4高斯 夹角α（度） 输出电压(V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 数据处理要求：以夹角α为横轴，输出电压为纵轴，进行数据作图，判断曲线有何规律。 3. 赫姆霍兹线圈的磁场分布测量
赫姆霍兹线圈能在公共轴线中点附近产生较广泛的均匀磁场。 a. 赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量
根据毕奥－萨伐尔定律，可以计算出通电圆线圈在轴线上任意一点产生的磁感应强度矢量垂直于线圈平面，方向由右手螺旋定则确定，与线圈平面距离为X1的点的磁感应强度为：
B(x1)??0R2I2(R2?x12)3/2
赫姆霍兹线圈是由一对彼此平行的共轴圆形线圈组成。两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈匝数为N，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径R，若以两线圈中点为坐标原点，则轴线上任意一点的磁感应强度是两线圈在该点产生的磁感应强度之和：
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B(x)??RR23/22[R?(?x)]2[R2?(?x)2]3/222 3/2511?B0{?}16[1?(1?x)2]3/2[1?(1?x)2]3/22R2R2?0NR2I?0NR2I式中B0是X＝0时，即赫姆霍兹线圈公共轴线中点的磁感应强度。表3列出了X取不同值时B(X)/B0值的理论计算结果。
调节传感器磁敏感方向与赫姆霍兹线圈轴线一致，位置调节至赫姆霍兹线圈中心（X＝0），测量输出电压值。 已知R=140mm，将传感器盒每次沿轴线平移0.1R，记录测量数据。
表3 赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量 B0＝ 4高斯 位置X B(X)/B0计算值 B(X)测量值(V) B(X)测量值(高斯) -0.5R 0.946 -0.4R 0.975 -0.3R 0.992 -0.2R 0.998 -0.1R 1.000 0 1 0.1R 1.000 0.2R 0.998 0.3R 0.992 0.4R 0.975 0.5R 0.946 数据处理要求：将表3数据作图，讨论赫姆霍兹线圈的轴向磁场分布特点。 b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量
由毕奥－萨伐尔定律，同样可以计算赫姆霍兹线圈空间任意一点的磁场分布，由于赫姆霍兹线圈的轴对称性，只要计算（或测量）过轴线的平面上两维磁场分布，就可得到空间任意一点的磁场分布。
理论分析表明，在X ? 0.2R，Y ?0.2R的范围内，（BX－B0）/B0小于百分之一，BY/BX小于万分之二，故可认为在赫姆霍兹线圈中部较大的区域内，磁场方向沿轴线方向，磁场大小基本不变。
按表4数据改变磁阻传感器的空间位置，记录X方向的磁场产生的电压VX，测量赫姆霍兹线圈空间磁场分布。
表4赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 B0＝ 4高斯 X VX Y 0 0.05R 0.1R 0.15R 0.2R 0.25R 0.3R 0 0.05R 0.1R 0.15R 0.2R 0.25R 0.3R 数据处理要求：由表4数据讨论赫姆霍兹线圈的空间磁场分布特点。 4．地磁场测量
地球本身具有磁性，地表及近地空间存在的磁场叫地磁场。地磁的北极，南极分别在地
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理南极，北极附近，彼此并不重合，可用地磁场强度，磁倾角，磁偏角三个参量表示地磁场的大小和方向。磁倾角是地磁场强度矢量与水平面的夹角，磁偏角是地磁场强度矢量在水平面的投影与地球经线（地理南北方向）的夹角。
在现代数字导航仪等系统中，通常用互相垂直的三维磁阻传感器测量地磁场在各个方向的分量，根据矢量合成原理，计算出地磁场的大小和方位。本实验学习用单个磁阻传感器测量地磁场的方法。
将赫姆霍兹线圈电流调节至零，将补偿电流调节至零，传感器的磁敏感方向调节至与赫姆霍兹线圈轴线垂直（以便在垂直面内调节磁敏感方向）。
调节传感器盒上平面与仪器底板平行，将水准气泡盒放置在传感器盒正中，调节仪器水平调节螺钉使水准气泡居中，使磁阻传感器水平。松开线圈水平旋转锁紧螺钉，在水平面内仔细调节传感器方位，使输出最大（如果不能调到最大，则需要将磁阻传感器在水平方向转动180度后再调节）。此时，传感器磁敏感方向与地理南北方向的夹角就是磁偏角。
松开传感器绕轴旋转锁紧螺钉，在垂直面内调节磁敏感方向，至输出最大时转过的角度就是磁倾角，记录此角度。
记录输出最大时的输出电压值U1后，松开传感器水平旋转锁紧螺钉，将传感器转动180度，记录此时的输出电压U2，将U=(U1－U2)/2 作为地磁场磁感应强度的测量值（此法可消除电桥偏离对测量的影响）。
表5 地磁场的测量 磁倾角（度） U1(V) U2(V) 磁感应强度 U=(U1－U2)/2(V) B=U/0.25(高斯) 在实验室内测量地磁场时，建筑物的钢筋分布，同学携带的铁磁物质，都可能影响测量结果，因此，此实验重在掌握测量方法。
五、注意事项
1．实验前请先调水平实验仪；
2．在操作所有的手动调节螺钉时应用力适度，以免滑丝；
六、实验后要求与思考题
1、对各实验内容记录的数据作图分析并简要讨论其主要误差来源。
2、推导公式（1）。
3、通过网上或图书馆查阅文献，列举某个AMR传感器在有关领域的应用实例，简要介绍其测量原理和方法。
七、参考文献
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