巨磁阻抗(Giant Magneto-Impedance,GMI)效应指的是在较高频率的交变电流激励下软磁材料的交流阻抗随着外部施加磁场的改变而发生显著变化的现象。与基于霍尔效应、磁通门现象、磁电阻效应等常见传统的磁传感器相比,基于GMI效应的磁传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积微小、功耗低等优点,因而在远距离目标探测和脑磁信号检测领域具有广泛的应用前景。然而,在非磁屏蔽条件下,GMI磁传感器的应用却面临着许多新的挑战。本文采用以钴基非晶丝为敏感元件的GMI磁传感器技术为研究重点,对钴基非晶丝的GMI特性、GMI磁传感器的信号激励模块、GMI磁传感器的调理电路结构以及偏置磁场反馈控制系统进行了全面的研究,设计了一款基于偏置磁场反馈控制系统的GMI磁传感器,并对该磁传感器的几种主要性能进行了实验与分析。主要研究内容如下:一、研究了钴基非晶丝GMI效应的产生机理和理论模型,对钴基非晶丝的GMI特性进行了测试与分析,并通过实验优化了驱动电流幅值和驱动电流频率这些影响GMI特性的主要参数。根据钴基非晶丝GMI效应的产生机理和理论模型,分析了驱动电流幅值和驱动电流频率对GMI特性的影响规律,并采用由阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈和直流稳压电源组成的Co基非晶丝的GMI特性测试系统对相关参数进行实验,通过实验与分析确定了驱动电流幅值和驱动电流频率等影响Co基非晶丝的GMI特性的参数。二、提出了基于一体化非晶丝磁探头的偏置磁场反馈控制系统的设计与实现技术,在此基础上提出了基于偏置磁场反馈控制系统的GMI磁传感器的总体结构方案,并详细分析了该GMI磁传感器的各个功能模块电路的工作原理。GMI磁传感器的总体电路由正弦信号激励模块、电压电流转换电路、信号调理电路(包括峰值检波电路、差动放大电路、低通和带阻滤波电路等)以及偏置磁场反馈控制系统组成,本文针对这些电路的工作原理做了详细系统的分析,并对每个电路模块上相关的元器件进行了分析与选择,在此基础之上,设计了GMI磁传感器总体工作电路。基于非晶丝的特性在零点附近呈现单调性的特点,本文设计了基于一体化非晶丝磁探头的偏置磁场反馈控制系统的结构,这也是磁传感器设计的核心点。为了减弱外部背景噪声和内部电路噪声带来的影响,还对磁传感器的硬件电路系统(主要指电路板)进行了抗干扰设计。三、测量GMI磁传感器的特性曲线,并调节偏置磁场反馈控制系统,在此基础上对磁传感器的测量范围、灵敏度、线性度等性能进行实验,结合在磁屏蔽条件下进行的噪声性能的测试实验,最终计算出磁传感器的分辨率。首先对SpinIC磁传感器进行标定,并对GMI磁传感器的特性曲线进行测试绘制,通过对偏置线圈的标定实验之后,进行偏置磁场反馈控制系统的调节工作,最终完成基于偏置磁场反馈控制系统的GMI磁传感器的调试。对调试好的GMI磁传感器进行测量范围、灵敏度和线性度等性能的实验和分析,并对磁传感器的频率特性和输出稳定性进行实验与分析。结合上述实验和分析结果,在磁屏蔽室内对GMI磁进行噪声性能的实验,参考测得的相关曲线,最终获得GMI磁传感器的分辨率。