如何使用磁阻傳感器KMZ41和UZ9000建立基于磁共振的測(cè)量系統(tǒng)

　　本報(bào)告描述了如何使用Philips半導(dǎo)體公司提供的磁阻傳感器KMZ41和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)IC UZ9000建立基于磁共振的測(cè)量系統(tǒng)。

　　第一部分介紹了磁共振技術(shù)。結(jié)果表明，磁阻效應(yīng)自然是一種角效應(yīng)，建議在角度測(cè)量應(yīng)用中使用。下一節(jié)介紹由傳感器KMZ41和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)IC UZ9000組成的系統(tǒng)的基本功能。KMZ41傳感器包括一個(gè)基板上的兩個(gè)惠斯通電橋。這使得機(jī)械和電氣性能非常匹配。信號(hào)調(diào)節(jié)IC UZ9000針對(duì)KMZ41的使用進(jìn)行了優(yōu)化，但也可與提供兩個(gè)90°移相正弦信號(hào)的任何其他傳感器一起使用，例如分解器應(yīng)用、霍爾傳感器和GMR傳感器。這種混合信號(hào)集成電路提供一個(gè)模擬，比例輸出信號(hào)，允許直接更換現(xiàn)有的電位差計(jì)解決方案。輸入角度范圍可在0°至30°和0°至180°之間以10°為步進(jìn)進(jìn)行調(diào)整。此外，機(jī)械角度的零點(diǎn)可由用戶以0.5°為步進(jìn)在+/-5°之間進(jìn)行編程。對(duì)于正常操作，KMZ41和UZ9000都規(guī)定在-40°C至+150°C之間。

　　最后一部分描述了非理想情況及其對(duì)系統(tǒng)精度的影響?；谌鞲瘳斨眯艆^(qū)間的誤差分析表明，在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)，絕對(duì)精度優(yōu)于0.6°C。

　　這對(duì)應(yīng)于大于0.4%的相對(duì)誤差，即180°滿標(biāo)度。在150°C時(shí)，最大絕對(duì)誤差大于1.2°。測(cè)量系統(tǒng)在所有溫度下的分辨率都大于0.1°。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度為100 kA/m（1250高斯）用于磁系統(tǒng)，則磁滯率在分辨率范圍內(nèi)，因此不可測(cè)量。

　　飛利浦半導(dǎo)體的磁阻傳感器（mr傳感器）利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即某些鐵磁合金（如坡莫合金）的電阻受到外部磁場(chǎng)的影響。這種固態(tài)磁阻效應(yīng)——或各向異性磁阻（AMR）——很容易在薄膜技術(shù)中實(shí)現(xiàn)，從而可以生產(chǎn)出既精確又經(jīng)濟(jì)的傳感器。

　　由于磁阻效應(yīng)是一種自然的角效應(yīng)，因此它在非接觸式角度測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用非常適合。其基本原理很簡(jiǎn)單：坡莫合金帶的電阻隨帶內(nèi)磁化矢量與流過(guò)它的電流矢量的夾角而變化。因此，要實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，唯一需要滿足的條件是坡莫合金的內(nèi)部磁化矢量必須直接跟隨外部磁場(chǎng)矢量。當(dāng)使用遠(yuǎn)高于內(nèi)部磁化強(qiáng)度的外部磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可以確保這一點(diǎn)。由于強(qiáng)外磁場(chǎng)使傳感器飽和，實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響。只計(jì)算字段的方向。這就產(chǎn)生了磁彈性角測(cè)量系統(tǒng)的以下優(yōu)點(diǎn)：

　　壽命期間磁漂移的獨(dú)立性。

　　磁漂移與溫度無(wú)關(guān)。

　　機(jī)械裝配公差的獨(dú)立性。

　　熱應(yīng)力引起的機(jī)械位移的獨(dú)立性。
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