G-MRCO-016磁傳感器非接觸測量技術(shù)

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】傳感器事業(yè)部，張工。

G-MRCO-016磁性AMR角度傳感器包含兩個平行的惠斯通電橋，每個電橋可以測量 45度。 平行于芯片的表面上的旋轉(zhuǎn)磁場將因此提供兩種獨立的正弦曲線輸出信號，一種按照 cos函數(shù)計算，另一種按照 sin函數(shù)計算，在傳感器和磁場方向之間形成角度。G-MRCO-016磁場傳感器適合在常規(guī)磁場強度H0 ≥ 25 kA/m 的情況下（例如，在室溫下距離為 5.2 mm 時，來自Magnetfabrik Bonn的磁體 67.044 生成的磁場強度）高精確角度測量應(yīng)用。如降低精度，KMT32B AMR 角度傳感器可用于磁場強度 H0 ≥ 14 kA/m 的情況。大多數(shù)磁體的磁場強度隨溫度改變，但磁場方向不變。

出于多種原因，磁場傳感器是位置傳感器的流行選擇。 它們是非接觸式傳感器，這意味著沒有部件磨損。 要了解磁傳感器技術(shù)，我們先從常見的霍爾元件開始。

霍爾元件

霍爾元件是使用霍爾效應(yīng)的設(shè)備?！盎魻枴痹从诨魻柌┦恳虬l(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)而得名。 它是基于這樣的現(xiàn)象，即當對通過的物體施加垂直于電流的磁場時，電動勢出現(xiàn)在與電流和磁場正交的方向上。當向薄膜半導(dǎo)體施加電流時，通過霍爾效應(yīng)輸出與磁通密度及其方向相對應(yīng)的電壓。 霍爾效應(yīng)用于檢測磁場（如下圖所示）。

霍爾元件即使在存在靜磁場的情況下也可以檢測磁場，而不會改變磁通密度。 因此，霍爾元件用于各種應(yīng)用，例如與磁鐵、角度傳感器和電流傳感器結(jié)合使用的非接觸式開關(guān)。 使用霍爾元件的地磁傳感器廣泛用于智能手機和其他應(yīng)用。

磁阻元件
使用材料來檢測在施加磁力時其電阻會發(fā)生變化的磁場的元件稱為磁阻（MR）元件。 除了半導(dǎo)體磁阻元件（SMR）之外，作為使用鐵磁薄膜材料的磁阻元件的代表示例，存在三種類型的傳感器，例如各向異性磁阻元件（AMR）、巨磁阻元件（GMR）和隧道磁阻元件（TMR）

金屬中的各向異性磁阻效應(yīng)描述了材料的電阻如何與電流和磁場之間的方向相關(guān) - 當電流和磁場彼此成直角時達到最小值。

巨磁阻效應(yīng)是指由非磁性導(dǎo)體隔開的兩個鐵磁層之間的電阻發(fā)生很大變化。 當兩層中的磁場平行時，電阻減小，當磁場反平行時，電阻增大。

這兩種方法的問題是電阻變化比較小，需要惠斯通電橋和信號放大器來檢測。 傳感器和惠斯通電橋中的熱噪聲被放大并降低了設(shè)備的整體靈敏度。 在整個工作范圍內(nèi)，溫度變化也會對傳感器產(chǎn)生重大影響。

考慮到這一點，一些傳感器開發(fā)人員專注于通過利用第三種現(xiàn)象（隧道磁阻）來降低噪聲。

隧道磁阻元件 (TMR) 的工作原理：在鐵磁材料（固定層）、絕緣體和鐵磁材料（自由層）的層壓薄膜的情況下，通過絕緣體的電子比例會因隧道效應(yīng)而發(fā)生變化 ，并且電阻值取決于被釘扎層和自由層的磁化是反平行（a）還是平行（b）。

TMR傳感器廣泛應(yīng)用于汽車，包括油門踏板傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、BLDC電機磁編碼器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速（曲軸）傳感器、發(fā)動機相位（凸輪軸）傳感器、變速器轉(zhuǎn)速傳感器、電子油門傳感器、輪速傳感器、 等等