磁性传感器原理简介

一， 传统的磁检测中首先被采用的是电感线圈为敏感元件。特点正是无须在线圈中通电，一般仅对运动中的永磁体或电流载体起敏感作用。后来发展为用线圈组成振荡槽路的。 如探雷器， 金属异物探测器，测磁通的磁通计等. (磁通门，振动样品磁强计)。 二, 霍尔传感器 霍尔传感器是依据霍尔效应制成的器件。 霍尔效应：通电的载体在受到垂直于载体平面的外磁场作用时，则载流子受到洛伦兹力的作用， 并有向两边聚集的倾向,由于自由电子的聚集(一边多一边必然少)从而形成电势差， 在经过特殊工艺制备的半导体材料这种效应更为显著。从而形成了霍尔元件。早期的霍尔效应的材料Insb(锑化铟)。为增强对磁场的敏感度,在材料方面半导体IIIV 元素族都有所应用。近年来，除Insb之外，有硅衬底的，也有砷化镓的。霍尔器件由于其工作机理的原因都制成全桥路器件，其内阻大约都在150Ω~500Ω之间。对线性传感器工作电流大约在2~10mA左右，一般采用恒流供电法。 Insb与硅衬底霍尔器件典型工作电流为10mA。而砷化镓典型工作电流为2 mA。作为低弱磁场测量，我们希望传感器自身所需的工作电流越低越好。（因为电源周围即有磁场，就不同程度引进误差。另外，目前的传感器对温度很敏感，通的电流大了，有一个自身加热问题。（温升）就造成传感器的零漂。这些方面除外附补偿电路外，在材料方面也在不断的进行改进。 霍尔传感器主要有两大类，一类为开关型器件，一类为线性霍尔器件，从结构形式（品种）及用量、产量前者大于后者。霍尔器件的响应速度大约在1us 量级。 三，磁阻传感器 磁阻传感器，磁敏二极管等是继霍尔传感器后派生出的另一种磁敏传感器。采用的半导体材料于霍尔大体相同。但这种传感器对磁场的作用机理不同，传感器内载流子运动方向与被检磁场在一平面内。（顺便提醒一点，霍尔效应于磁阻效应是并存的。在制造霍尔器件时应努力减少磁阻效应的影响，而制造磁阻器件时努力避免霍尔效应（在计算公式中，互为非线性项）。在磁阻器件应用中，温度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制备方面，磁阻器件由于与霍尔不同，因此，早期的产品为单只磁敏电阻。由于温度漂移大，现在多制成单臂（两只磁敏电阻串联）主要是为补偿温度漂移。目前也有全桥产品，但用法（目的）与霍尔器件略有差异。据报导磁阻器件的响应速度同霍尔1uS量级。 磁阻传感器由于工作机理不同于霍尔，因而供电也不同，而是采用恒压源（但也需要一定的电流）供电。当后续电路不同对供电电源的稳定性及内部噪声要求高低有所不同。 四， 磁敏器件应用的问题 磁敏器件（单元）体积问题： 在磁敏元件作为检测磁场而设计和制造的 ，一般检测的概念是：测量磁场中某一点的磁性。作为点的定义在几何学中是无限小的。在磁场检测中，由于磁场的面积、体积、缝隙大小等都是有限面积（尺寸），因此我们希望磁敏元件之面积与被测磁场面积相比也应该是越小越准确。在磁场成像的技术中，元件体积越小，在相同的面积内采集的像素就愈多。分辨率、清晰度越高。在表面磁场测量与多级磁体的检测中，在磁栅尺中，必然有如此要求。从磁敏元件工作机理看，为提高灵敏度在几何形状处于磁场中的几何尺寸都有相应要求，这与“点”的要求是相矛盾的。在与国外专家技术交流中得知，1999年俄罗斯专家说他们制成了体积0 .6mm得探头（是几个研究所合作搞成的）。美国也有相应的产品，售价约70美元一只。是否是目前最高水平，未见其它报导。 在二维场和三维场的测量中探头的封装垂直度的要求也有很大的难度。>

磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。

导语：磁性传感器可以通过磁场的强度来测试电流的位置和方向等物理参数，这也是磁性传感器被广泛地应用于现代工业和各类电子产品中的重要原因之一。在现有的科学技术条件之下，各种类型的传感器都可以用来测量磁场和其他物理参数，比如说霍尔元件、各向异性磁电阻元件以及巨磁电阻元件等。这篇文章主要是为大家介绍磁性传感器原理。

磁性传感器的简介

磁性传感器主要包括以下几种类型：HALL霍尔元件、AMR——ANISOTROPIC MAGNETORESISTANCE各向异性磁电阻元件以及GMR——GIANT MAGNETORESUSTANCE巨磁电阻元件，这些磁性传感器都是近年来应用比较广泛的新型磁电阻效应传感器。磁传感器能够把各种敏感元件，比如说电流、磁场、温度、光、应力应变等引起的磁场转换成为电能，并同时发出电信号，以此来测试相应的物理量的传感器元件。

磁性传感器可以分为三个类型：磁场感应器、指南针以及位置传感器。磁场传感器也就是我们平常所说的电流传感器，它被广泛地应用于家用电器当中，还有电动车、风力发电站以及智能电网也都有所运用。大家在生活中也常常用到磁性传感器，比如说指南针、电脑硬盘等。

磁性传感器的工作原理

当磁性传感器上面的信号转子按照顺时针的方向进行转动的时候，转子上面的凸齿和磁场的磁头之间产生的气隙也会减小，因此，它们之间产生的磁路和磁阻也就随之变小，磁通量反而随之增大。当转子的凸齿快要接近磁场的磁头的边缘的时候，磁通量会急剧上升，此时的磁通变化率达到最大化，并且感应电动势也达到最高点。但是，当信号转子按照顺时针方向转动到凸齿的中心线的时候，此时凸齿的中心线和磁场的磁头的中心线是堆砌的，虽然信号转子的凸齿和磁场的磁头之间的气隙达到最小值，但是此时的磁通量是达到最高点的，但是，因为磁通量是不可能持续不断的上升的，此时的磁通量变化率等于0.

　　磁传感器的应用

　　磁传感器全球每年产值大概在10亿美元，加上后端系统就更大了。这里所讲的是感应层面的磁传感器。在智能交通里，比如说任何一个车在公路上开的时候，如果你公路上放一个磁传感器，车走过的轨迹你把它记录下来，就可以建设高速公路的车流。

　　前一段动车出事以后，国家交通部要求有没有单独的方案，建设动车是停在某一个轨道上，还是不在某一个轨道上，后来又一个方案很简单，在动车沿线每隔两公里铺一个磁传感器，这是一个单独系统，所以当你没电的时候也可以告诉调度中心。磁传感器应用于工业领域磁传感器就是把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的传感器。磁传感器在工业领域应用很多，还呈快速增长的趋势。

　　在工业应用领域，最流行的磁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。在许多测量50安培以下电流的应用中，比如住宅太阳能逆变器应用或小型UPS系统，使用简单的resistive bar或分路(shunt)[4] 。

　　但随着所测电流强度的上升，shunt变得笨重和昂贵。在大型变频电机等电流较高的应用中，开环与闭环霍尔传感器在一个小型封装中使用霍尔效应IC;也可以提高集成度，在封装中包含一个专用集成电路。霍尔IC同样用于工业洗衣机变频器控制应用之中。除了电流传感器，独立霍尔效应IC或磁阻传感器开关也存在规模较小的磁传感器市场，这些器件用于电机整流，以降低纹波和改善性能，或者用于位置测量。

　　磁传感器的应用与市场

　　磁传感器的应用十分广泛，已在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生等领域都发挥着重要作用，成为现代传感器产业的一个主要分支。在传统产业应用和改造、资源探查及综合利用、环境保护、生物工程、交通智能化管制等各个方面，它们发挥着愈来愈重要的作用。下面就一些重要方面的应用作一论述。

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