簡要談談什么是磁性傳感器及應用

磁性傳感器為電流傳感、接近傳感、線性速率或轉(zhuǎn)動速率傳感，定向、磁異態(tài)檢測，角度、位置或位移測量等許多傳感方面的問題提供了獨特的解決方案，

磁性傳感器用于檢測磁場的存在，測量磁場的大小，確定磁場的方向或測定磁場的大小或方向是否有改變。磁性傳感器可用于檢測靜止的或如汽車、卡車或火車等運動的鐵磁物體；門或閂鎖的關閉，如飛機貨艙門；一個物體的位置，如鍵盤上的按鍵；如發(fā)動機中軸的旋轉(zhuǎn)運動；一個物體的部位，如閥軸或機械手；或者用于跟蹤虛擬現(xiàn)實和運動控制等應用。

磁場測量可分為三個范圍。在每個范圍中，能在其環(huán)境中處于佳工作狀態(tài)的磁性傳感器型號也不同。個磁場范圍遠大于地球磁場(如在磁鐵或大電流附近)100。其范圍為奧斯特(Oe)或更高。**個磁場范圍約等于地球磁場或或0.6Oe。第三個磁場范圍遠遠小于地球1磁場，它們在mOe或更低范圍內(nèi)。地球磁場常用作受鐵磁物體干擾的背景磁場，如在1磁異態(tài)檢測中的鐵磁物體。

圖1.

霍尼韋爾齒輪傳感器，裝有一個磁性霍爾效應傳感器

何時使用磁性傳感器?

極少的應用場合只需要一個磁場測量，更確切地說是將現(xiàn)有的或已建立的磁場用于感測其它信息。以下是幾個實例: (1) 電流傳感，此處將載流線產(chǎn)生的磁場用于監(jiān)控電路中的過負荷狀態(tài)或蓄電池的狀態(tài)；(2) 定向，將地球磁場的兩個水平分量用來計算相對于磁

北的角度；(3) 磁異態(tài)檢測，此處將由鐵磁物體產(chǎn)生的對地球磁場的干擾(如一個鐵釘、金屬螺栓、汽車、潛艇或地磁巖石)用來檢測這些物體是否存在。一旦表現(xiàn)出有相同的干擾，也能用來識別該物體的類型(如汽車實體或模型)。

另一個例子是齒輪齒傳感(1圖)，此處傳感器與一塊磁鐵和齒輪齒的組合一起使用。齒輪齒或凹槽對磁鐵產(chǎn)生的磁場有不同的干擾，就可將齒輪齒與凹槽辨認開來。這個數(shù)據(jù)可用于測量齒輪的轉(zhuǎn)速。

磁性傳感器，通常稱為磁力計，有不同的物理原理和設計結(jié)構(gòu)。下面我們將討論各種磁性傳感器中使用的不同技術(shù)。

線 圈

線圈是老式的磁性傳感器之一。根據(jù)法拉弟定律，通過線圈的通量有何化都將導致線圈產(chǎn)生電動勢，在時變磁場區(qū)中放置變線圈就可工作。通過改變磁場就能測量線圈中感應的電壓。當穿過導電回路的磁通量有量的變化，這個回路中就會產(chǎn)生電壓。

感應的電壓磁通量變化時間變化線圈型傳感器用于需測量變動場變化的應用場合。對這種原理有許多不同的實施方法。線圈的一個常見的應用是用來觸發(fā)紅綠燈信號的埋在道路中的電路回路。系統(tǒng)執(zhí)行時線圈通常大而成本高。

磁通門

磁通門(2圖)，

同樣基于法拉弟定律，通常是用兩個鐵磁材料制成的桿，但也可以是用一次或二次繞組繞成的環(huán)或圈。這兩個桿用一次繞組纏繞，以相反方向產(chǎn)生驅(qū)動磁場。頻率f的交流電在一次繞組中流動，在驅(qū)動磁場的作用下兩個桿的磁化作用處于相反方面。二次繞組測量兩個桿產(chǎn)生的凈磁通量。在未施加外部磁場時，假定兩個桿和一次線圈是相同的，則在二次線圈里的凈磁通量為零。這樣在此線圈中就不會有信號產(chǎn)生。當沿著桿的軸線方向施加一個外部磁場時，其中的一個桿將先于另一個桿磁性飽和。磁通門的輸出是驅(qū)動頻率f的**諧波。施加一個小磁場時，**諧波的波幅與施加的磁場成正比。

磁通門可以在制造工藝上使其非常敏感，分1辨率低為μOe。可以測量直流或交流磁場。頻率的上限為kHz。與霍爾和磁阻傳感器相比，它們的尺寸規(guī)格較大，價格也更貴。