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电子罗盘的磁阻传感器是什么

日期: 2022-02-25
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人们通常将地磁场分为两部分:一部分是基本磁场,即地球内部磁场;另外一部分就是地球外部的磁场,称之为变化磁场,基本磁场又称稳定磁场,其分布与均匀磁化球或磁偶极子的分布十分相似。基本磁场是地磁场的主要组成部分。那么什么是电子罗盘的磁阻传感器呢?

电子罗盘1.png

1. 磁阻的影响

它是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场的变化而变化的现象。与霍尔效应一样,磁阻效应也是由磁场中作用于载流子的洛伦兹力引起的。当达到稳态时,载流子以一定速度受到的电场力等于洛伦兹力。载流子在两端聚集形成霍尔电场,霍尔电场使载流子的偏转速度低于电场力方向的偏转速度。当载流子比速度快时,它就会向洛伦兹力的方向偏转。这种偏转导致某些载流子漂移路径的增加。换句话说,在外加电场力方向上移动的载流子数量减少,导致电阻增加。这种现象称为磁阻效应。如果外加磁场垂直于外加电场,称为横向磁阻效应;如果外加磁场与外加电场平行,称为纵向磁阻效应。一般来说,载流子有效质量的弛豫时间与方向无关,即纵向磁感应不会引起载流子偏移,因此不存在纵向磁阻效应。

2. 磁阻式传感器的工作原理

磁阻式传感器是根据磁性材料的磁阻效应制作的。磁性材料(如permalloy,即铁镍合金)具有各向异性。因此,磁化时,磁化方向将由几个因素决定,如磁性材料的易磁化轴线、磁化磁场的形状和方向等。当电流作用于带状铁镍合金材料时,其电阻取决于电流方向与磁化方向之间的夹角。如果对材料施加外部测量磁场,其初始磁化方向将相应旋转。当磁化方向转向与电流垂直的方向时,材料的电阻减小;当磁化方向转向与电流平行的方向时,材料的电阻值就会增大。

电子罗盘的磁阻式传感器是封装在一边的磁场传感器,可以测量平行于针的磁场。磁阻传感器由上述四个铁镍合金磁阻组成,形成不平衡桥,不平衡桥的输出端连接集成运算放大器,对输出信号进行放大。

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