磁阻传感器MR的应用

一文深度了解磁传感器的应用场景（值得典藏）磁传感器为电流传感、接近传感、线性速率或转动速率传感，以及定向磁异态检测，角度、位置或位移测量等许多传感方面的问题提供了独特的解决方案。

了解磁传感器技术背后的概念和它们最合适的应用将有助于帮您决定选择的磁传感器是否是您的最佳应用解决方案。

磁传感器的应用十分广泛，今天，我们就来掰一掰磁传感器在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生等各个领域的应用状况。

一、工业上用途广泛在工业应用领域，最流行的磁性传感器类型是电流传感器，包括分流电阻器、霍尔效应集成电路、电流感应变压器、开环与闭环霍尔器件以及磁通门传感器。

1、电机在无刷电动机中，用磁传感器来作转子磁极位置传感和定子电枢电流换向器，磁传感器中，霍尔器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但主要还是以霍尔传感器为主。

另外磁传感器还可以对电机进行过载保护及转矩检测；交流变频器用于电机调速，节能效果极好；磁编码器的使用正在逐渐取代光编码器来对电机的转速进行检测和控制，例如，在电动车窗之中，传感器可以确定轴转动了多少圈，以控制车窗升降器的行程，传感器也可以探测到人手造成的异常负载情况，提供所谓的“防夹”功能，在碰到物体的时候，电机可以反转；用于直流电机换向和探测电流的电动助力转向传感器也是一个快速增长的应用，用于代替电动液压型系统。

2、电力电子技术电力电子表技术是电力技术和电子技术的结合，可实现交直流电流的相互变换，并可在所需的范围内实现电流、电压和频率的自由调节。

采用这些技术和产品，可做成各种特殊电源（如UPS、高频电源、开关电源、弧焊机逆变电源等）和交流变频器等产品。

这些变频装置的核心，是大功率半导体器件。

以磁传感器为基础的各种电流传感器被用来监测控制和保护这些大功率器件。

霍尔电流传感器响应速度快，且依靠磁场和被控电路耦合，不接入主电路，因而功耗低，抗过载能力强，线性好，可靠性高，既可作为大功率器件的过流保护驱动器，又可作为反馈器件，成为自控环路的一个控制环节。

磁敏电阻传感器的应用与研究摘要：磁敏电阻传感器是由磁敏电阻组成的的一种新型传感器，而磁敏电阻是一种基于磁阻效应的电阻体，它是在外磁场各个方面的作用下改变自身的阻值大小的。

它具有体积小、灵敏度高、反应迅速、测量非接触，对环境要求使用低等优点，因此可以用来解决自动化和测量中的许多难题。

关键词：磁敏；传感器；锑化铟；半导体；强磁性；一、传感器的分类磁敏电阻传感器是以磁敏电阻作为敏感元件构成的，其核心主要是磁敏电阻。

磁敏电阻是一种高性能的磁敏感元件。

其主要性能表现在磁敏电阻施加电场时，其电阻值比未施加电场时发生了明显的变化。

对于磁敏电阻，到目前为止，一些国家所研发的磁敏电阻种类颇多，其名称也极不统一。

例如，日本的“索尼”公司就有“磁敏二极管”和“磁敏电阻”之分；西德的“西门子”公司称为“磁敏半导体”；还有的公司把它叫做“场片”和“磁可控固体电阻”，还有其它的叫法等等。

但是随着其使用的领域和范围扩大，名称慢慢统一起来，趋于统一的叫法就是现在的“磁敏电阻”。

[1]而用磁敏电阻构成的传感器种类也不少。

目前按使用材料可将其分为两类：一类是用半导体材料构成的磁敏电阻传感器；另一类是用强磁性薄膜材料构成的磁敏电阻传感器。

下面就简单介绍这两种磁敏电阻。

1、半导体型磁敏电阻半导体磁敏电阻有是三个组成部分，分别是基片、半导体电阻条(内含短路条)和引线。

首先是基片，别称衬底，一般是用0.1~0.5mm厚的云母、玻璃作成的薄片，也有使用陶瓷或经氧化处理过的硅片作基片的；其次是电阻条，它一般是用锑化锢(InSb）半导体材料制成的半导体磁敏电阻条，通常工厂在制造过程中，为了提高磁敏电阻的阻值，缩小其体积、提高灵敏度，常把它作成如图l所示的结构。

最后是引线，它是用外铁磁物质的功50~100um的硅铝丝或们0~20um 的金丝体内引线，而用薄紫铜片等作为外引线，经超声压焊或金丝球焊与芯片连接起来。

[2]由锑化铟磁敏电阻构成的传感器的外形呈扁平状，非常薄，这类磁敏电阻主要是利用“霍尔效应”为其作用原理的，而现在外国的一些科学家已经提出了自旋霍尔效应理论，在由绝缘铁磁体的F多层膜，如钇铁石榴石（YIG），和一个正常的金属与自旋轨道相互作用，如铂（Pt）。

磁传感器的工作原理和应用磁传感器是一种能够检测和测量磁场的设备，其工作原理基于磁感应效应。

本文将介绍磁传感器的工作原理、种类及其广泛的应用领域。

一、磁传感器的工作原理磁传感器通常由一个敏感元件和一个信号处理单元组成。

敏感元件负责感应磁场并产生相应的电信号，信号处理单元则对这些电信号进行处理和解读。

常见的磁传感器敏感元件包括磁电阻传感器、霍尔效应传感器和磁感应线圈传感器。

它们基于不同的磁感应效应来实现对磁场的感应和测量。

1. 磁电阻传感器：磁电阻效应是指在磁场作用下，材料的电阻发生变化。

磁电阻传感器利用这一效应来感应周围磁场。

当磁场的方向和强度变化时，敏感元件内部的电阻也会相应变化。

通过测量电阻的变化，可以确定磁场的强度和方向。

2. 霍尔效应传感器：霍尔效应是指当载流子在磁场中运动时，由于洛仑兹力的作用，电子在晶格中堆积。

这种堆积使得电子运动轨迹发生偏移，进而引起电阻的变化。

霍尔效应传感器利用这一效应来感应磁场。

当磁场的方向和强度变化时，霍尔传感器中的电阻也会发生相应变化。

通过测量电阻的变化，可以得到磁场的信息。

3. 磁感应线圈传感器：磁感应线圈传感器由线圈和磁芯组成。

当线圈中通过电流时，磁芯的磁导率会发生变化，进而改变线圈的自感和互感。

这种变化可以用来感应周围的磁场。

通过测量线圈中的电流和电压变化，可以确定磁场的强度和方向。

二、磁传感器的应用由于磁传感器能够对磁场进行高精度的感应和测量，因此在许多领域都有广泛的应用。

1. 汽车行业：磁传感器在汽车行业中应用广泛，例如车速传感、转向角传感和刹车传感等。

通过对磁场的感应和测量，磁传感器能够实现对车辆运行状态的监测和控制。

2. 电子产品：磁传感器在电子产品中也有重要的应用。

例如，智能手机中的指南针和陀螺仪就是利用磁传感器来感应和测量磁场，实现屏幕旋转和导航功能。

3. 工业自动化：磁传感器在工业自动化中起着关键的作用。

例如，磁传感器可用于检测机械设备的位置和方向，实现自动控制和监测。

物理研究性实验报告各向异性磁阻传感器（AMR）与地磁场测量第一作者:学号：第二作者：学号：2013年5月17日星期五目录一、摘要 (3)二、实验目的 (3)三、实验原理 (3)四、实验仪器介绍 (4)五、实验内容 (6)1、测量前的准备工作 (6)2、磁阻传感器特性测量 (6)a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 (6)b.测量磁阻传感器的各向异性特性 (6)3、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量 (7)a.赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 (7)b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (8)4、地磁场测量 (8)六、原始数据记录和处理 (9)（1）、原始数据记录及初步处理 (9)1）AMR磁电转换特性的测量 (9)2）ARM方向特性的测量 (9)3）赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量 (9)4）赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (10)5）地磁场的测量 (10)（2）、数据处理 (10)1）AMR磁电转换特性的测量 (10)2）ARM方向特性的测量 (11)3）赫姆霍兹线圈轴向磁场分布测量 (11)4）赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量 (11)5）地磁场的测量 (12)七、误差分析与思考题 (12)1、误差分析 (12)2、推导公式（1） (13)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 (13)八、讨论 (14)1实验中发现的问题 (14)2 对实验仪器的一个小改进 (14)九、总结与收获 (14)十、附录(原始数据) (15)一、摘要物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。

磁场的测量可利用电磁感应，霍耳效应，磁阻效应等各种效应。

其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。

磁阻传感器可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。

也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。

磁阻效应具体应用及原理磁阻效应是指当电流通过一个材料时，由于材料的电阻随着外加磁场的变化而发生变化，从而导致电阻的值发生变化。

它是固体材料中一种重要的磁电耦合效应，也是磁电耦合研究的重要内容之一。

磁阻效应的具体应用及原理如下：1.磁阻传感器磁阻传感器利用磁阻效应来测量磁场强度，常见的磁阻传感器有磁阻式角位移传感器、磁阻式线性位移传感器等。

这些传感器通常包含一个可测量磁场的磁敏感元件以及一个测量电阻变化的电路。

当磁场作用在磁敏感元件上时，电阻值发生变化，通过测量这个变化可以得到磁场的大小。

2.磁阻随机存取存储器(M R A M)磁阻随机存取存储器采用磁阻效应来实现数据存储。

它利用自旋极化的磁性材料中的磁阻变化来表示二进制信息。

在读取数据时，通过检测电阻的变化来判断存储的信息。

相较于传统的存储器技术，M R A M具有非常快的读写速度、低功耗和无需刷新等优点，已经广泛应用于电子产品中。

3.磁阻式磁力传感器磁阻式磁力传感器利用磁阻效应来测量磁场中的磁力大小和方向。

它通常由一个磁阻敏感层和一个感测电路组成。

当磁场作用于磁阻敏感层时，磁场的变化会导致敏感层的电阻发生变化，通过测量电阻的变化可以得到磁场的信息。

4.磁阻式变压器磁阻式变压器利用磁阻效应来实现电力的传输和变换。

它由一个磁阻敏感材料制成的传感器和一个电路组成。

当磁阻传感器接收到输入信号时，电路会根据电阻变化来调节和控制输出信号的大小，从而实现电力的传输和变换。

磁阻效应的基本原理是磁场对材料的电子态和载流子运动的影响。

磁场作用下，电子运动轨迹呈螺旋状，使平均自由程减小，电阻增大。

这是由于磁场引起了电子动量的散射，并阻碍了电子的运动。

在某些材料中，磁场对自旋运动的影响尤为显著，通过改变自旋方向来调控电子的散射和运动，从而实现电阻的变化。

磁阻效应的具体机制包括“自旋极化效应”和“自旋依赖散射效应”。

自旋极化效应是指磁场改变了电子的自旋方向，进而影响了载流子的散射和运动。

2024年磁阻(GMR)传感器市场前景分析引言磁阻传感器是一种基于磁电阻效应的传感器，通过测量磁场的变化来检测物体的位置、速度或方向。

其中，磁阻(Giant Magnetoresistance，简称GMR)传感器是目前应用最广泛的一类磁阻传感器。

本文将对磁阻(GMR)传感器市场前景进行分析，包括市场规模、发展趋势以及应用领域。

磁阻(GMR)传感器市场规模根据市场研究公司的数据，磁阻(GMR)传感器市场在过去几年中保持了快速增长的趋势。

随着物联网、汽车电子以及消费电子等领域的快速发展，对于高性能、小尺寸、低功耗的传感器需求不断增加，这为磁阻(GMR)传感器的市场提供了巨大的机遇。

根据预测，磁阻(GMR)传感器市场规模将在未来几年中继续扩大。

据估计，到2025年，全球磁阻(GMR)传感器市场的价值将超过XX亿美元。

磁阻(GMR)传感器市场发展趋势1. 技术进步推动市场发展磁阻(GMR)传感器的核心技术不断进步，提升了传感器的灵敏度、精度和稳定性，使其在各个领域的应用更加广泛。

例如，新一代的磁阻(GMR)传感器可以实现微米级位移测量以及纳秒级响应时间，满足了高精度测量的需求。

2. 自动驾驶汽车市场需求推动发展随着自动驾驶技术的迅猛发展，对于安全感知系统的需求不断增加。

磁阻(GMR)传感器在自动驾驶汽车中可以用于检测车辆周围的磁场变化，实现车辆的定位和行驶安全监测。

预计随着自动驾驶汽车市场的快速扩大，磁阻(GMR)传感器在汽车电子领域的应用将得到进一步推动。

3. 消费电子市场需求持续增长消费电子产品的快速普及和更新换代，对于更小、更高性能的传感器需求不断增加。

磁阻(GMR)传感器由于其小尺寸、低功耗和高灵敏度等特点，已经在智能手机、平板电脑等产品中得到广泛应用。

未来随着可穿戴设备、虚拟现实和增强现实技术的普及，磁阻(GMR)传感器在消费电子领域的市场需求将进一步扩大。

磁阻(GMR)传感器应用领域磁阻(GMR)传感器具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1.汽车电子：磁阻(GMR)传感器可用于汽车导航、车辆定位、倒车雷达等系统中，提供精准的位置和距离测量。

常见磁传感器及原理和应用常见的磁传感器有霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁电传感器和磁势传感器等。

1. 霍尔效应传感器：霍尔效应传感器是一种利用霍尔效应测量磁力或磁场的传感器。

霍尔效应是一种基于洛伦兹力的现象，当导电体载流时，不同方向上的磁场将会对其产生力。

这个现象可以通过霍尔元件来检测，通过测量霍尔元件输出的电压信号来判断磁场的方向和强度。

霍尔效应传感器具有结构简单、响应速度快、精度高的特点，常用于测量电机的位置和速度、检测磁场的方向等。

2. 磁阻传感器：磁阻传感器是一种通过测量磁场对磁性材料的磁阻影响来检测磁场的传感器。

磁阻传感器通常由磁敏电阻和信号处理电路组成。

当磁敏电阻处于磁场中时，磁阻值会发生变化，通过测量磁阻值的变化可以得到磁场的信息。

磁阻传感器具有结构简单、响应速度快、精度较高以及抗干扰能力强的特点，广泛应用于汽车、电池管理系统、工业自动化等领域。

3. 磁电传感器：磁电传感器是一种利用铁电材料的磁电效应来检测磁场的传感器。

磁电效应是指铁电材料在磁场作用下会产生电场。

磁电传感器通常由铁电材料和电极组成，通过测量电极上的电压信号来判断磁场的强度和方向。

磁电传感器具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好的特点，广泛应用于声波、振动以及磁场等测量领域。

4. 磁势传感器：磁势传感器是一种利用磁感应强度和磁导率之间关系来检测磁场的传感器。

磁势传感器通常由磁致伸缩材料和传感器芯片组成，通过测量磁致伸缩材料的长度变化来判断磁场的强度。

磁势传感器具有结构简单、响应速度快、有功耗小的特点，广泛应用于位移、振动等测量领域。

这些常见的磁传感器在工业自动化、汽车电子、消费电子等领域有着广泛的应用。

例如，在汽车电子领域中，霍尔效应传感器可以用于测量引擎的转速、车速以及车辆的位置等信息；磁阻传感器可以用于测量刹车踏板的位置、气囊部署状态等；磁电传感器可以用于测量车门开关、座椅调节器等的位置信息。

在消费电子领域中，这些磁传感器也被广泛应用于磁卡、指南针、磁力计等设备中。

磁阻传感器在导航系统中的应用Michael J. Caruso霍尼韦尔公司摘 要当今大多数导航系统使用某种型号的罗盘来确定航向使用地球磁场以磁阻(MR)传感器为基础的电子罗盘可以分辨好于0.1度的旋转角度本文将讨论使用MR传感器的简易八指针罗盘同时还将讨论使用MR 传感器制作1度罗盘的方法本文中还介绍了用来纠正罗盘倾斜角度和附近铁质材料干扰的补偿技术简 介几个世纪以来人们在导航中一直使用磁罗盘虽然有资料显示早在二千多年前中国人就开始使用天然磁石-一种磁铁矿来指示水平方向但罗盘的发明者还是无人知晓看来也许是12世纪的地中海海员最先在海上使用了磁罗盘[1]当今的平衡式指针罗盘只是稍微改变了这项早期发明先进技术生产出了状态稳定的电子罗盘这种罗盘以MR 磁传感器和加速度原理的倾斜传感器为基础电子罗盘具有许多优于常规“指针”型或常平罗盘的长处例如: 抗冲击性和抗振性对杂散磁场效应的补偿以及与电子导航系统的直接接口本文将讨论两类罗盘 基本的八指针罗盘与1度罗盘地球磁场地球的磁场强度大约为0.5至0.6高斯并且具有一个平行于地球表面的成份它始终指向磁北这是所有磁罗盘的制作基础此处的关键词是“平行于地球表面”和“磁北”图1-地球磁场与真北地球磁场可用图1中所示的双极模型模拟表示该图图示了北半球中地球磁场向下指向北方在赤道处它水平指向北方并且在南半球中向上指向北方在任何情况下地球磁场的方向始终指向磁北被用来确定罗盘方向的正是这磁场中平行于地球表面的分量磁场与地球表面的夹角被称为磁倾角或倾角(见图2)在北半球中磁倾角大约为朝北70°在确定方位角或罗盘指向时只使用地球磁场的X 和Y 分量地球磁场的垂直部分忽略不计术语磁北指的是地球磁极位置大约与真北或地理正北偏差11.5度真北位于地球自转轴线上在地图上由子午线标出在地球不同位置上磁北与真北可偏差±25度或如图3所示更大的偏差这种偏差被称为磁偏角可根据以地理位置为基础的查找表确定(朝前)(朝右)地面(朝下)|地面|=√Hx2+Hy2+Hz2∅=磁倾角或倾角图2-XY Z坐标中的地球磁场准确地找到罗盘航向或方位角的关键是两个步骤: 1)确定地球磁场的水平分量的Hx和Hy; 2)增加或减去适当的磁偏角以纠正真北方位图3-用来纠正真北方位的磁偏角磁传感原理当今有几种类型的电子罗盘可供选择: 磁通门磁阻式磁感应式以及其它类型导航系统常见的磁罗盘是磁通门传感器它由一套环绕磁心的线圈组成该磁心配有励磁电路可测量分辨率小于1毫高斯的磁场这类传感器提供低成本的磁场探测方法; 它们体积偏大易碎响应时间慢有时候动作中的磁通门传感器可以有2-3秒的输出响应时间当导航高速行驶的汽车或无人驾驶飞机时这读出滞后现象是无法接受的另一种磁传感器是磁阻(MR)传感器这种传感器由透磁合金薄带(NiFe磁膜)制成这种透磁合金薄带的电阻性随磁场的发生变化而变化这种传感器具有一条很明确的灵敏度轴线并作为集成电路批量生产最近的MR传感器可以显示0.1毫高斯以下的灵敏度固态的小尺寸封装且响应时间小于1微秒这些MR传感器使行驶中的汽车获得可靠的磁场读数其读取速率高达1,000次每秒本文余下部分将讨论使用磁阻传感器检测以电压输出表示的地球磁场特征和强度传感器还将检测任何杂散磁场或叠加在地球磁场上的磁场偏差磁传感器输出将含有X Y和Z轴分量作为我们导航参考: X轴分量是指向前看方向Y轴分量是指向右看方向Z轴分量如图2所示罗盘设计在导航系统中有多种形式的罗盘供使用在这里我们将讨论两种使用磁阻传感器的形式-八点罗盘和1度罗盘八点罗盘-一种简易的八点罗盘指示主要的极点(N S E W)和中间极点(NENWSE SW)该类罗盘可用于驾驶员需要知道大致行进方向时基本的自动使用在这应用场合磁传感器可被缩减为只使用X和Y轴的双轴传感器汽车通常行驶在水平表面上不包括任何小山或深穴这样X和Y传感器可直接测量地球的Hx和Hy磁场罗盘可安装在仪表板上板上的X轴直指前方Y轴指向左方关于汽车对地球磁场的磁效应当前不予考虑设计罗盘时可将其分成八个区域用来指示主要方向为了分析磁阻传感器的响应在汽车作环状行进时如图4所示标出X和Y输出值我们已知道地球磁场始终指向北面就可以在X轴(和汽车)直接指向北面时开始进行分析因为此时地球磁场中没有指向左面或西面的部分所以X输出值将为最大值且Y输出值为零当汽车按顺时针方向驶向东面时X 轴将减小为零而Y 轴将减至其最大负值当汽车继续以顺时针方向驶向正南面时X 轴将减至其最大负值而Y 轴将还原为零图4显示了这结果以及X 和Y 轴的完整环形循环过程磁力计的X 和Y 输出值可用cos(∅)和sin(∅)函数表示其中∅表示方位角指磁北方向(度)图4-360°旋转的磁输出值X 和Y 图4的X 和Y曲线可划分为八个区域表示四个主要极点和四个中间极点可将这些曲线组合在一起后以表示每一区域为判定罗盘的8个航向则需要两个转折点上转折点和下转折点可通过获得X 和Y 的满量程(FS)值来确定转折点如下所示:上转折点=100*sin(22.5°)(%FS)=38%FS (1)下转折点=-100* sin(22.5°)(%FS)=-38%FS 可使用电压比较器检测上转折点和下转折点电平以便将X 和Y 曲线分为四个区域: AB C 和D 可通过组合AB C 和D 及使用Boolean 逻辑门四个比较器和图5所示的双轴磁传感器来确定罗盘的八个指针这电路需要一个灵敏度为1-2毫高斯的双轴磁传感器磁滞和磁线性度必须小于1-2%FS 并有好的重复性在使用该种设计时必须考虑三个限制因素: 1)因没有倾斜补偿功能所以罗盘必须保持水平2)附近应没有铁质材料以免产生磁干扰3)很难将磁偏角添加到该设计中在以下讨论1度罗盘时也要考虑这三个限制因素比较器图5-八点罗盘电路1度罗盘-一些导航系统不仅仅只要求使用八点指示例如全球定位系统(GPS)已得到一个采用先进技术在显像地图上跟踪汽车位置的结果其精确度小于10米这些系统依靠与四个卫星的遥测接触有时还借助于系统无线电塔确定位置时能与这四个卫星保持在一条瞄准线上是十分必要的城市和隧道中需要备用系统这样在短时间死区时仍可以维持这定向过程这正是精度更高的罗盘能帮助GPS 型导航系统的地方在丢失GPS 信号的过程中了解汽车速度和行进方向就能保持对汽车进行正确的跟踪可以采用陀螺仪来维持行进方向但低成本的MR 型罗盘则是最佳选择对于这些系统所希望的罗盘精度为1度为得到1度精度的罗盘需要一台能可靠地分辨0.1度角度变化的磁传感器这类传感器还必须具有低的磁滞(<0.05%FS)高的线性度(<0.5%FS 误差)而且是可重复的X 和Y 平面中的磁场一般在200至300毫高斯范围内-在赤道处更大-在两极较小可运用下列方程式:方位角=arcTan(y/x) (2)估算出所需的磁力计分辨率要想分辨200毫高斯磁场0.1°的变化需要大于0.35毫高斯的磁灵敏度现在我们可用固态的MR传感器它能可靠地分辨0.07毫高斯信号并具有5倍余度的检测灵敏度使用图6所示的简易磁传感器时可用水平面中的X 和Y 输出值计算出方位角运算正切函数在大于180°时是有效的并不允许Y=0的除法运算我们可以运用下列方程式:输出(%F S )高压低压HMC1002 2-轴磁传感器X 输出Y输出磁传感器S/R 脉冲≈每隔2秒图6-无倾斜补偿的1度罗盘系统方位角(x=0y <0) =90.0 (3)方位角(x=0y >0) =270.0方位角(x <0) =180-[arcTan(y/x)*180/π方位角(x >0y <0) =-[arcTan(y/x)*180/π方位角(x >0y >0) =360-[arcTan(y/x)*180/π图6所示的设置/复位(S/R)电路是一个电流脉冲发生器用来消除过去的磁效应和温度漂移效应[4]串联总线输出可以很容易地连接至低成本的微处理器用于方位角计算方程式(3)在相对于磁北(H North )的正向上提供了0°至360°的方位角见图7在本示例中对倾斜和附近铁质材料对方位角的干扰结果没有补偿(朝前(朝右)地面(朝下)α=方位角或航向图7-X-Y 平面中确定的方位角对倾斜的补偿-大多数情况下不总是将罗盘限制在平面和水平面上它们通常用手安装在飞机或不平整地面上的汽车上由于罗盘并不总是水平于地球表面这使得确定方位角或行进方向变得更加困难由倾斜角产生的误差很大程度上取决于倾斜角的大小纠正罗盘倾斜的典型方法是使用倾角仪或倾斜传感器确定横滚角和俯仰角术语横滚和俯仰通常用在航空学上: 横滚是指围绕X或前进方向的旋转俯仰是指围绕Y 或左-右方向的旋转(见图8)前向平面俯仰右向平面横滚图8-以地球水平面为基准的罗盘倾斜串联总线接口HMC1002 2-轴磁传感器模拟数字转换器串联总线磁北罗盘TLC2543S/R 条(钽)12位A/D常见的液体充填式倾斜传感器类似于一个玻璃“套管”在传感器改变角度时它使用电极监控液体运动还可以使用更加新式的固态加速计或倾斜传感器该传感器用机电电路[5]测量地球的重力场这些设备的输出是一个与倾角等量的电信号在安装罗盘的过程中必须仔细地将倾斜传感器与XY Z 磁轴对准一些制造商提供如图独立电路板的倾斜传感器这些传感器可以提供作为输出值的横滚角和俯仰角为对罗盘的倾斜作补偿了解横滚和俯仰状况只是成功的一半此时磁力计必须依赖于所有的三条磁轴线(XYZ)这样地球磁场可以完全转回到水平方向图8展示了以观察者或汽车的朝右或朝前水平方向为基准的罗盘的横滚角(θ)和俯仰角(φ)运用下列旋转方程式可以将X Y 和Z 磁场强度读数换算回到水平面(X H , Y H ):X H =X*cos(φ)+Y*sin(θ)*sin(φ)-Z*cos(θ)*sin(φ)Y H =Y*cos(θ)+Z*sin(θ) (4)方位角=arcTan(Y H /X H )只要X 和Y 磁场强度读数是在水平面中就可使用方程式(3)确定方位角为了加快处理旋转运算可以将sine 和cosine 查找表存储在程序存储器中以减少运算时间图9显示了配有串行总线接口并具有倾斜补偿的罗盘方块图确定了方位角后就可以根据工作的地理区域采用偏差校正找到真北的位置横滚 倾斜传感器 俯仰HMC2003 3-轴磁传感器图9-有倾斜补偿的罗盘系统附近铁效应的补偿-当罗盘在没有任何铁质金属的空旷区域内工作时不会对地球磁场产生任何干扰然而事实上罗盘都被安装在附近很可能存在铁质材料的汽车飞机和平台里铁质金属效应(铁镍钢钴)将会干扰或弯曲地球磁场这会改变罗盘方向这种效应可看作是地球磁场中增加的一个磁场如果把罗盘牢固地装在汽车里就可算出铁效应并把它从磁场强度读数中减去图10显示了罗盘在水平面里作圆形旋转时的X 和Y 磁场强度读数在本示例中地球磁场没有受到铁的干扰读数取自霍尼韦尔HMR2300智能型数字磁力计其中每个计数代表67微高斯在X 和Y 平面中的地球磁场强度值读到2800个计数约为190毫高斯当用X 和Y读数作图时就形成一个圆其中心在0,0点处可用图10所示的方程式(3)对每个读数确定一个方位角此图显示了在旋转过程中根据X 和Y 方向的sine 和cosine 输出值如果将磁力计安装在汽车上发动机和车体的影响将会干扰地球磁场驾驶汽车作环形运动就会产生如图11所示的曲线请注意这里的X Y 图不是一个圆(有点椭圆)而它偏移0,0点为-480和-795个计数这偏移和椭圆效应是汽车对地球磁场固定干扰的结果这干扰可系统地确定并可将它们应用于随后的X Y读数中以消除汽车的影响为补偿汽车的干扰可确定两个定标因数Xsf 和Ysf 来将椭圆改为圆于是可计算偏移值Xoff 和Yoff 将圆中心定在0,0原点在对汽车干扰作补偿时用来计算方位角的X Y值如下:X 值=Xsf*X 读数+Xoff (5)Y 值=Ysf*Y 读数+Yoff这里定标因数Xsf 和Ysf 定标了每个读数将椭圆改变成一个圆并且Xoff 和Yoff(偏移)值将中心移回至0,0原点图12显示了这补偿结果该结果应与图10中的“无干扰”曲线进行比较模似数字转换器串行总线Y 轴(计数)Y 轴X 轴(计数) 方向图10-在水平面中360°旋转无干扰时的磁力计读数轴(计数)Y 轴X 轴X 轴(计数) 方向 (度)图11-在水平面中360°旋转汽车发动机/车体干扰时的磁力计读数Y 轴(计数)Y 轴X 轴X 轴 方向 (计数)图12-在水平面中360°旋转对汽车发动机/车体干扰作补偿时的磁力计读数X 轴(度)(度)X 和Y 轴(计数)X 和Y 轴(计数)X 和Y 轴(计数)可使用简单的标定(校准)方法来确定偏移和定标因数值:• 把罗盘安装在汽车里并在水平面上驾车作环形运动• 找出X 和Y 磁力读数的最大和最小值• 用这四个数值确定X 和Y 定标因数(Xsf Ysf)以及零偏移值(Xoff Yoff)Xsf=1或(Y 最大-Y 最小)/(X 最大-X 最小) (6)以较大的数值为准Ysf=1或(X 最大-Y 最小)/(Y 最大-Y 最小) 以较大的数值为准Xoff=[(X 最大-X 最小)/2-X 最大]*Xsf (7)Yoff=[(Y 最大-Y 最小)/2-Y 最大]*Ysf下列示例说明如何确定补偿值将罗盘安装在汽车里汽车在空的停车场内作环形运动磁力计上的X 和Y 磁场读数(15,000 Count=1高斯)被读出最小和最大读数如下:X 最小=-3298X 最大=2338Y 最小=-3147Y 最大=1763因为(Y 最大-Y 最小)/(X 最大-X 最小)<1则根据方程式(5)设置定标因数(Xsf)为1接着将X 读数量程除以Y读数量程确定出Y 定标因数(Ysf)Xsf=1Ysf=(X 最大-X 最小)/(Y 最大-Y 最小)=1.15将最大读数减去最小读数取所得差值的一半并用定标因数Xsf 和Ysf 计算出偏移校正值Xoff=[(X 最大-X 最小)/2-X 最大]* Xsf=480Yoff=[(Y 最大-Y 最小)/2-X 最大]* Ysf=795存储这些数值并将它们应用到每个倾斜补偿读数X H 和Y H 中在方位角计算方程式(3)中用来确定罗盘方向的X 值和Y 值的数值如下:X 值=X H +480Y 值=1.15*Y H +795结 论罗盘方向根据水平面中的地球磁场确定在罗盘系统中每一个磁力计读数必须首先进行倾斜校正然后必须对每个读数作附近铁质材料干扰效应的补偿一旦对罗盘读数作了倾斜补偿或对附近铁质材料干扰作了校正就应该用磁偏角调节磁北至真北磁阻传感器为建立罗盘导航系统提供了固态解决办法它们具有高的灵敏度好的重复性体积小因而产生高的补偿精确度并易于装入在磁传感器中除了本文介绍的倾斜和铁金属干扰补偿技术外还有许多其它技术补偿方法取决于应用要求: 精确度分辨率速度尺寸和成本参 考[1]GrantGeorge A.和KlinkertJohn 船用罗盘2d ed (1970)[2]Barber G.W., 和AarottA.S.罗盘调节的历史和磁性IEEE Trans.杂志 1998年11月[3]OlsonGregory J.et alNongimbaled固态罗盘固态传感器和执行器公司1994年6月[4]磁传感器的设置/复位脉冲电路霍尼韦尔应用注释AN-201[5]以微机械加速计为基础的双轴倾斜传感器Mike Horton CharlesKitchin传感器杂志1996年4月从SI(国际单位制)至高斯的单位换算:1Tesla=104高斯=109gamma=7.96×105A/m 1nTesla=10微高斯=1 gamma=7.96×10-4A/m固态电子设备中心Plymouth, MN 55441 2-98 900212帮助你控制自己的世界霍尼韦尔公司12001 State Highway 55。

磁阻传感器的原理及应用1. 磁阻传感器的基本原理磁阻传感器是一种测量磁场强度的传感器，利用磁阻效应来实现对磁场的检测和测量。

其基本原理是通过材料的电阻随电流或磁场的变化而发生变化，利用磁阻元件来测量电阻的变化，从而间接地测量磁场的强度。

2. 磁阻传感器的工作原理磁阻传感器通常由磁敏感材料和电桥电路组成。

当外加磁场作用于磁敏感材料时，磁敏感材料的磁导率发生变化，进而改变了电阻的值。

这种磁敏感材料被称为磁阻元件，可以是磁电阻、磁电容或磁电感元件。

磁敏感材料的变化可以通过电桥电路进行检测和测量。

电桥电路由四个电阻组成，其中一个为磁敏感材料的磁阻元件。

当磁阻元件的电阻发生变化时，电桥电路会失去平衡状态，电桥的输出电压也会发生变化。

通过检测电桥的输出电压变化，就可以间接测量磁场的强度。

3. 磁阻传感器的应用领域3.1 汽车行业磁阻传感器在汽车行业的应用非常广泛，常用于车辆的刹车系统、转向系统和油门系统等。

例如，磁阻传感器可以测量刹车踏板的位置，以实现刹车灵敏度的调节；磁阻传感器也可以测量方向盘的转动角度，以实现转向灵敏度的调节。

3.2 工业自动化磁阻传感器在工业自动化领域也有广泛的应用。

例如，磁阻传感器可以测量机械装置的位置，以控制机械装置的运动轨迹；磁阻传感器也可以测量物体的磁场强度，以实现物体的非接触式检测。

3.3 医疗设备磁阻传感器在医疗设备中的应用越来越重要。

例如，磁阻传感器可以用于磁共振成像（MRI）设备中，测量磁场的强度和分布，以实现对人体内部结构的成像；磁阻传感器也可以用于心脏监护设备中，监测心脏的磁场变化，以实现对心脏活动的监测和诊断。

3.4 智能手机和电子设备磁阻传感器还广泛应用于智能手机和其他电子设备中。

例如，磁阻传感器可以用于手机的指南针功能，测量地球磁场的强度和方向；磁阻传感器也可以用于电子罗盘中，实现方向的测量和导航功能。

4. 总结磁阻传感器是一种基于磁阻效应的传感器，可以用于测量磁场的强度。

磁阻效应的原理及其应用磁阻效应的概述磁阻效应是指当磁场通过一个物质时，物质对磁场的响应程度，即电阻的变化。

在不同磁场下，物质的电阻值会发生变化。

这种现象被称为磁阻效应。

磁阻效应具有很广泛的应用，特别是在磁存储、磁传感器和磁记录等领域。

磁阻效应的原理磁阻效应的原理可以通过磁阻效应的两种类型来解释，即AMR（anisotropic magneto-resistance）磁阻效应和GMR（giant magneto-resistance）磁阻效应。

AMR磁阻效应AMR磁阻效应是最早被发现的磁阻效应，由于物质内部存在磁性微结构，造成电子在不同磁场下具有不同的散射情况，导致材料的电阻值发生变化。

AMR磁阻效应的大小取决于材料的磁畴结构和磁化方向。

GMR磁阻效应GMR磁阻效应是一种比AMR效应更为显著的磁阻效应。

GMR效应是在两个磁性层之间存在一个非磁性层，并且这三层是通过边界的杂质散射相连。

当两个磁性层的磁化方向平行时，电子散射会较少，电阻值较小；当两个磁性层的磁化方向反平行时，电子散射会较多，电阻值较大。

这种反平行磁化的特性使得GMR磁阻效应的变化幅度比AMR效应更大。

磁阻效应的应用磁阻效应具有广泛的应用，以下列举了一些主要的应用：1.磁存储器：磁阻效应在磁存储器中起到了关键作用。

通过改变磁阻效应，可以实现磁存储器的读写操作。

磁存储器的容量和速度都受到磁阻效应的影响。

2.磁传感器：磁阻效应在磁传感器中被广泛应用。

通过测量磁阻效应的变化，可以实现磁场的检测和测量。

磁阻传感器广泛应用于速度传感器、指南针、车辆导航系统等领域。

3.磁记录：磁阻效应在磁记录中也起到了重要作用。

通过利用GMR效应，可以实现高密度的磁记录。

磁阻头是硬盘驱动器中的核心组成部分，可以读取和写入数据。

4.医疗设备：磁阻效应在医疗设备中有许多应用。

例如，磁阻传感器可以用于血糖仪、心脏起搏器等医疗设备中，实现对生物信号的检测和测量。

结论磁阻效应是一种通过改变材料的磁场对电阻值产生影响的现象。

磁力传感器的原理及应用磁力传感器是一种基于磁场原理的传感器，可以测量物体周围的磁场强度，用于检测和感应磁场。

它的应用非常广泛，如机械工业、电子工业、自动化控制等，下面我们来详细了解一下磁力传感器的原理及应用。

一、磁力传感器的原理磁力传感器通常是由磁芯、绕组、信号放大器和输出电路等构成，其中磁芯是其核心部件。

磁芯可以在磁场中产生电动势，并将其传递到绕组，绕组再将其转化成电信号，经信号放大器放大到一定电平后输出，完成磁场信号的检测。

磁力传感器的测量原理是基于安培定律和法拉第电磁感应定律的，即当磁场的强度改变时，将会在绕组中产生电信号。

磁力传感器可以感应二维和三维空间内的磁场，从而实现对被测物体磁场强度的测量和检测。

二、磁力传感器的应用1、汽车工业在汽车工业中，磁力传感器主要应用于车辆制动系统中的制动器和制动片之间的间隙检测和控制，以及转向系统中轮胎的转动和车速的检测等。

2、机械工业在机械工业中，磁力传感器主要应用于测量物体的位置、速度和方向等信息，如用于测量机床上的刀具位置、液压缸的位置和速度、连杆角度等。

3、自动化控制在自动化控制中，磁力传感器主要应用于物流输送线、机器人和自动输送装置控制系统中，如：磁条传感器用于物流输送线的位置和速度测量，磁性编码器用于机器人的位置、速度和方向控制等。

4、医疗器械在医疗器械领域中，通过使用磁力传感器可以实现非接触式的测量，例如测量心血管系统中的血流速度和形态、神经系统中的脑电信号和肌肉活动等。

5、环保领域在环保领域中，磁力传感器主要用于监控气体和水质的污染状况，例如用磁力传感器检测水中杂质和废气中的污染物等。

综上所述，磁力传感器是一种非常重要的感应器件，其应用领域非常广泛，可以实现对各种物理量的测量和检测。

未来，随着科技的不断进步，磁力传感器的应用将会越来越广泛，应用场景也会越来越多元化。

MR原理及应用范文MR原理是一种将磁场和电流相互作用的现象，也即磁电效应。

它是由法国物理学家安普尔在1831年首次发现的。

MR原理在物理学、电子学和医学等领域有着广泛的应用。

MR原理的核心概念是磁场和电流之间的相互作用。

当一个电流通过导线时，会在其周围产生一个磁场。

而当一个磁场作用于导线上的电流时，它会对电流的流动方向和速度产生影响。

这种作用被称为洛伦兹力。

MR原理的应用之一是磁力传感器。

磁力传感器利用MR效应测量磁场的强度和方向。

当一个磁场作用于磁电材料上时，会产生电阻率的变化。

利用这种变化，可以通过测量电阻率的变化来确定磁场的强度和方向。

磁力传感器具有许多广泛的应用，如导航系统、机器人技术和汽车工业等。

在导航系统中，磁力传感器可以帮助确定船舶或飞行器的方向。

在机器人技术中，磁力传感器可以用于定位和避障。

在汽车工业中，磁力传感器可以检测车辆的速度和位置。

另一个应用MR原理的领域是磁存储技术。

磁存储技术利用磁场的变化来记录和读取数据。

在硬盘驱动器中，磁头通过磁场的变化来读取和写入数据。

利用MR原理，可以制造出高灵敏度和高分辨率的磁头，从而提高数据存储的密度和速度。

磁存储技术在计算机领域有着重要的应用。

它不仅广泛用于个人电脑和服务器，还用于移动设备和云计算中。

在移动设备中，磁存储技术可以提供大容量的存储空间，并且具有低功耗和高速度的特点。

在云计算中，磁存储技术可以提供可扩展性和可靠性，满足大规模数据的处理需求。

此外，MR原理还在医学领域有着重要的应用。

磁共振成像(MRI)是一种非侵入性的成像技术，可以用于观察人体内部的结构和功能。

MRI利用MR原理，通过对人体内部的水分子的磁场响应来生成图像。

它在疾病诊断、手术规划和治疗监测等方面有着广泛的应用。

总之，MR原理是一种将磁场和电流相互作用的现象，具有广泛的应用。

磁力传感器、磁存储技术和MRI等都是基于MR原理的重要应用。

随着科技的不断发展，MR原理的应用还将继续拓展，为人类的社会和生活带来更多的便利和发展。

Rotating shaftMR-sensor set-up磁阻角度传感器系统恩智浦的磁阻传感器技术是汽车测量系统领域中的上好之选。

不易磨损、长期稳定性以及直接测量的特性共同打造出一款精确、强劲的传感器。

从单芯片传感器、相应的信号调节ICs到整合的单封装解决方案，恩智浦出产的角度传感器物美价廉，可以满足您多方面的应用需求。

恩智浦生产的磁阻（MR）角度传感器具有许多技术方面的优势，它能够为汽车制造商提供更可靠、更准确的汽车测角解决方案，从而减少机械故障所引发的危险，改善车辆整体的安全性能。

随着汽车电子领域更多的采用先进的X-by-wire车内网络系统和控制系统，诸如：FlexRay，而这些控制系统无一例外的需要更加精确的测量数据，由此，这项技术的重要性也随之不断提高。

主要优势● 无触点测角，最大可达180°● 测量不受使用寿命和温度变化引起的磁漂移影响●热应力引起的机械公差以及磁体错位的影响不会对操作产生影响● 足够高的温度范围● 汽车行业资格认证● 高度灵活的解决方案，可以有效测量任何汽车角度●在漫长的生命周期中始终保持稳定运行主要应用领域● 电子节气门控制（ETC ）● 可变气门控制（VVC ）● 踏板与雨刮定位● 主动式减震系统● 自动前照灯光束调整● 电子转向系统●座椅定位MR传感器利用磁场来对重置价值和传感器进行测量。

这种无触点的原理实现了所有旋转组件的相互绝缘，从而使得整个传感系统在污染和机械损伤情况下长期保持强效运作。

此外，MR传感器只对磁场方向进行测量，并不计算磁场强度。

这样，即使在老化、机械损伤或磁体变温误差等引发场强变化的情况下，MR 传感器依然可以正常工作。

KMZ4x 与 UZZ900x 磁阻角度传感器KMZ41/KMZ43及UZZ900x恩智浦生产的KMZ41与KMZ43传感器桥接条包含8个MR电阻线圈，两个传感器以独立的惠斯通电桥形式在同一平面连接构成45度角。

fsl208mr原理FSL208MR是一种基于磁阻效应的传感器，主要用于测量磁场的强度和方向。

它的工作原理是利用磁阻效应来测量磁场对传感器的影响。

在FSL208MR传感器中，有两个主要的部件：磁敏感层和磁阻变化传感器。

磁敏感层通常由镍铁合金制成，它的磁阻特性会随着外部磁场的变化而改变。

磁阻变化传感器则用来测量磁敏感层的磁阻变化情况。

当有外部磁场作用于磁敏感层时，磁阻值会发生变化。

这是因为磁敏感层的磁导率和尺寸都会受到磁场的影响，从而导致磁阻值的变化。

磁阻变化传感器会通过测量磁阻值的变化来确定外部磁场的强度和方向。

为了提高传感器的灵敏度和精度，FSL208MR传感器通常会采用差分测量的方式。

差分测量可以消除一些常见模式的误差，例如温度变化对磁阻的影响。

同时，传感器还会通过校准来消除一些非线性误差，以确保测量结果的准确性。

在实际应用中，FSL208MR传感器可以广泛应用于各种需要测量磁场的场景。

例如，在工业领域中，它可以用来测量电机或发电机的磁场分布，以帮助调整设备的性能和效率。

在汽车领域中，传感器可以用来测量车辆周围的磁场，以帮助驾驶员进行导航或防撞系统的设计。

除了工业和汽车领域，FSL208MR传感器还可以用于医疗设备、航空航天、物联网等领域。

在医疗设备中，传感器可以用来测量人体周围的磁场，以帮助医生进行诊断和治疗。

在航空航天领域中，传感器可以用来测量航天器周围的磁场，以帮助导航和定位。

在物联网中，传感器可以用来检测室内的磁场，以帮助智能家居系统的设计和控制。

总的来说，FSL208MR传感器是一种基于磁阻效应的传感器，通过测量磁场对传感器的影响来确定磁场的强度和方向。

它在各个领域都有广泛的应用，可以帮助我们进行精确的测量和控制。

随着技术的不断进步，相信FSL208MR传感器将会在更多的领域展现出它的优势和潜力。