如何用磁力計檢測車輛的存在或運動

曾考慮過使用磁力計來檢測汽車等巨大金屬質(zhì)量的存在？這是一個簡單的概念，如使用磁場的接近感測？那么這個問題的答案是一個簡單的答案，但是，這樣的概念就像人們期望的那樣棘手。

我們都知道磁力計檢測到暴露于其中的磁場的強度。由于地球像一個巨大的磁鐵本身，我們使用磁力計來檢測這個領(lǐng)域，并從中獲得有意義的信息 - 一個簡單的解決方案就是智能手機中的羅盤應(yīng)用程序。地球的磁場范圍約為25 - 65μT（微特斯拉）。

磁性隧道結(jié)傳感器
磁隧道結(jié)（MTJ）傳感器（如飛思卡爾-FXOS8700CQ和MAG3110的傳感器）能夠以高靈敏度檢測這種低磁場強度，而不像霍爾效應(yīng)傳感器的測量范圍在mT（毫特斯拉）區(qū)域。在基于MTJ的傳感器中，感測機構(gòu)由兩層組成：“固定”磁性層（特定方向上的固定磁性取向）和“自由”感應(yīng)層，以遵循施加場的方向。這樣調(diào)制了基于麥克斯通的配置（如圖1所示）的測量電阻，從而測量輸出電壓。

圖1來自飛思卡爾的磁隧道結(jié)型磁強計

車輛檢測的概念
現(xiàn)在讓我們看看如何檢測地球磁場的變化將幫助我們實現(xiàn)車輛存在檢測的目標。

地球磁場線分布
磁場線識別磁性物質(zhì)周圍磁場的方向。圖2顯示了地球的磁場線分布。它只是一個簡單的條形磁鐵周圍的現(xiàn)場線。如圖所示，地球的磁場線在任何特定的地方均勻分布。然而，場線到地球表面的入射角從極（90?）到赤道（0?）是不同的。

圖2地球磁場1

黑色金屬的場變形通過
在這一領(lǐng)域放置“高度可滲透”的金屬，有可能扭曲這種均勻的場（圖3）。通過高滲透性，我們的意思是這種黑色金屬允許對應(yīng)于外部磁場的最大量的磁通線通過它們。換句話說，我們可以通過暴露于外部施加的磁場來輕松地磁化它們。如圖3所示，當汽車的金屬體（鐵）穿過地球場時，磁通線被吸收到金屬中，導致磁通線分布不均勻。取決于金屬的濃度，磁通線被或多或少地吸收，從而如圖所示使場線變形。

圖3地球的磁場線被汽車黑色金屬扭曲

現(xiàn)在想象一下磁力計放置在這個領(lǐng)域，如圖3所示。在車輛接近傳感器之前，傳感器將經(jīng)歷均勻的場。然而，當車輛通過傳感器時，它扭曲地球的磁場，并產(chǎn)生增加的磁通線路濃度的區(qū)域和降低的磁通線路濃度。當車輛通過時，傳感器捕獲該可變模式，如圖4所示。所得到的時間序列圖或“簽名”標識車輛已經(jīng)通過傳感器的事實。事實上，如果您仔細觀察簽名，我們甚至可以獲得“定向”信息。

圖4車輛通過磁傳感器時獲得的簽名

好的，現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了車輛檢測背后的基本概念，在下一個系列中，我們可以討論更多關(guān)于理想的傳感器位置以及使用磁力計進行車輛檢測的一些障礙。