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磁敏传感器的工作原理有哪些?

2017-03-10 15:15分类:变频器 阅读:

 

     磁敏传感器,顾名思义就是感知磁性物体的存在或者磁性强度(在有效范围内)。这些磁性材料除永磁体外,还包括顺磁(铁、钴、镍及其合金)当然也可包括感知通电(直、交)线包或导线周围的磁场。
    (1)电感线圈
    传统的磁检测中首先采用电感线圈为敏感元件。特点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,如探雷器、金属异物探测器、测磁通的磁通计等。
    (2)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,载流予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时这种效应更为显著,从而形成了霍尔元件。早期的霍尔效应材料如Insb(锑化铟)。为增强对磁场的敏感度,在材料方面III-V半导体都有所应用。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150~500Q之间。对线性传感器工作电流大约为2~lOmA,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lOmA,而砷化镓典型工作电流为2mA。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,通过的电流大了,有一个自身加热问题,温升会造成传感器的零漂。这些方面除外附补偿电路外,在材料方面也在不断地进行改进。
    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、产量看前者大于后者。霍尔器件的响应速度大约在lus量级。
    (3)磁阻传感器
    磁阻传感器是继霍尔传感器后派生出的另一种磁敏传感器。采用的半导体材料与霍尔器件大体相同。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同一平面内。顺便提醒.点,霍尔效应与磁阻效应是并存的。在制造霍尔器件时应努力减少磁阻效应的影响,而制造磁阻器件时应努力避免霍尔效应(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器件不同,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(日的)与霍尔器件略有差异。据报道磁阻器件的响应速度同霍尔器件,为llrs量级。
    磁阻传感器由于工作机理不同于霍尔传感器,因而供电也不同,它采用恒压源(但也需要一定的电流)供电,因后续电路不同对供电电源的稳定性及内部噪声的要求也有所不同。  

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