物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。
HMC1021Z型磁阻传感器由长而薄的玻莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺，将铁镍合金薄膜附着在硅片上，如图1所示。薄膜的电阻率依赖于磁化强度和电流方向间的夹角，具有以下关系式
（1）
其中、分别是电流平行于和垂直于时的电阻率。当沿着铁镍合金带的长度方向通以一定的直流电流，而垂直于电流方向施加一个外界磁场时，合金带自身的阻值会生较大的变化，利用合金带阻值这一变化，可以测量磁场大小和方向。同时制作时还在硅片上设计了两条铝制电流带，一条是置位与复位带，该传感器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，也可以用来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值与磁感应强度成平方关系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。
HMC1021Z磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，它能测量与管脚平行方向的磁场。传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。传感器内部结构如图2所示。图中由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。因而输出电压可以用下式表示为
(2)
图1磁阻传感器的构造示意图 图2磁阻传感器内的惠斯通电桥
对于一定的工作电压，如，HMC1021Z磁阻传感器输出电压与外界磁场的磁感应强度成正比关系：
（3）
上式中，为传感器的灵敏度，为待测磁感应强度。为外加磁场为零时传感器的输出量。
由于亥姆霍磁线圈的特点是能在其轴线ZX点附近产生较宽范围的均匀磁场区，所以常用作弱磁场的标准磁场。亥姆霍磁线圈公共轴线ZX点位置的磁感应强度为
（4）
上式中为线圈匝数，为线圈流过的电流强度，为亥姆霍磁线圈的平均半径，为真空磁导率。
【实验仪器】
地磁场测量装置如图3、图4所示。它主要包括底座、转轴，带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍磁线圈、地磁场测定仪控制主机(包括数字式电压表、5V直流电源等)。亥姆霍兹线圈每个线圈匝数匝，线圈的半径；真空磁导率。
【实验内容】
一、测量磁阻传感器的灵敏度
(1)将磁阻传感器放置在亥姆霍兹线圈公共轴线中点，并使管脚和磁感应强度方向平行。即传感器的感应面与亥姆霍磁线圈轴线垂直。
(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和，。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Z小二乘法拟合，测量磁阻传感器的灵敏度。
二、测量地磁场的磁感应强度和磁偏角
(1)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Z大方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量的方向。记录此时传感器输出电压后，再旋转转盘，记录传感器输出Z小电压，由，求得当地地磁场水平分量。
(2)将带有磁阻传感器的转盘平面调整为铅直，并使装置沿着地磁场磁感应强度水平分量方向放置，只是方向转900。转动调节转盘，分别记下传感器输出Z大和Z小时转盘指示值和水平面之间的夹角和，同时记录此Z大读数和。由计算磁倾角的值。测量10组值，求其平均值。
(3)由，计算地磁场磁感应强度的值。并计算地磁场的垂直分量。
【注意事项】
(1)实验仪器周围的一定范围内不应存在铁磁金属物体，以保证测量结果的准确性。
(2)测量地磁场水平分量，须将转盘调节至水平；测量地磁场和磁倾角时，须将转盘面处于地磁子午面方向。
