巨磁电阻效应及其应用数据处理Word格式.docx

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-21.11150263

0.240

60

18.09557368

0.216

-60

-18.09557368

0.214

50

15.07964474

0.184

-50

-15.07964474

0.182

40

12.06371579

0.1489

-40

-12.06371579

0.1469

30

9.047786842

0.1118

-30

-9.047786842

0.1105

20

6.031857895

0.0741

-20

-6.031857895

0.0738

10

3.015928947

0.0389

-10

-3.015928947

0.0387

0.0088

0.0085

0.0273

0.0291

0.0591

0.061

0.0951

0.0966

0.1322

0.1331

0.1688

0.1691

0.203

0.204

0.233

0.252

0.251

0.260

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=μ0nI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）

磁阻电流I（mA）

磁阻R（Ω）

1.985

2015.11335

1.982

2018.163471

1.979

2021.22284

1.962

2038.735984

1.935

2067.183463

1.902

2103.049422

1.868

2141.327623

1.833

2182.214948

1.798

2224.694105

1.767

2263.723826

1.739

2300.172513

1.751

2284.408909

1.78

2247.191011

1.813

2206.287921

1.848

2164.502165

2

2123.142251

1.918

2085.505735

1.95

2051.282051

1.97

2030.456853

1.981

2019.182231

励磁电流I1（mA）

磁感应强度B

1.98

2020.20202

1.972

2028.397566

1.958

2042.900919

1.93

2072.53886

1.901

2104.155708

1.863

2147.074611

1.832

2183.406114

1.768

2262.443439

1.759

2274.019329

1.788

2237.136465

1.821

2196.595277

1.855

2156.334232

1.89

2116.402116

1.924

2079.002079

1.955

2046.035806

1.971

2029.426687

1.983

2017.145739

作图如下：

（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；

3.GMR开关（数字）传感器的磁电转换特性曲线测量

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

关

13.3

4.0111855

16.1

4.855645605

开

-18.1

-5.458831395

-16.3

-4.915964184

（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；

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）

300

24.9

-300

21

200

24.3

-200

21.7

23.6

22.3

23

22.9

22.4

适当磁偏置150mV

149.6

144.5

149

145.4

148.1

146.3

147.3

147.2

148.2

149.2

150.1

作图如下

（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

68

71

74

77

83

86

89

92

转动角度/度

3

6

9

12

15

18

24

输出电压/mV

30.9

55.9

42.2

-12.3

-50.8

-49.5

-25.4

-1

95

98

101

104

107

110

113

116

27

33

36

39

42

45

48

52.9

33.9

-11.1

-47.3

-48.7

-27.3

-5.9

（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

1

磁卡区域号

4

5

7

读出电平（V）

1.951

0.004

（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检测，从而实现对生物目标定性定量分析。

测量方法：

以DNA检测为例，第一步将已知序列的DNA探针链结合在包埋了自旋阀传感器的芯片表面，加入用生物素标记的DNA目标链溶液，进行充分杂交；

第二步，加入被抗生物素包裹的磁性颗粒，形成生物素一抗生物素共价键，从而选择性地捕获磁性标记。

标记反应完成后，用外加梯度磁场将未参与标记的多余磁性颗粒分离，再施加激励磁场将磁标记（磁性颗粒）磁化，磁化的磁标记产生的寄生磁场引起传感器阻值的变化，从而导致反映生物反应的信号输出。