地磁傳感器是檢測地球磁力(地磁場)的傳感器。有時也稱為電子羅盤,分為可檢測XY軸的2軸型和可檢測XYZ軸的3軸型。在平地上使用時,2軸型沒有問題。然而,在斜坡上使用時,除非是3軸型,否則無法準確檢測地球磁場。
地磁傳感器的應用
地磁傳感器通常用于檢測方向。除了作為電子羅盤安裝在登山GPS設備中外,它還安裝在智能手機和汽車導航系統中,以測量設備在地圖上的方位。
檢測XY軸的二軸型安裝在汽車等中,但如果飛機等可以進行俯仰和偏航等三維運動,則需要安裝可檢測的三軸型XYZ。
地磁傳感器原理
地磁傳感器在三軸的情況下測量X軸、Y軸、Z軸各方向的磁力,并計算方向。地磁傳感器分為三種類型。典型示例包括霍爾傳感器、MR(磁阻)傳感器和 MI(磁阻抗)傳感器。
1.霍爾傳感器
磁通量是磁場的垂直分量,它向霍爾元件提供電動勢,該電動勢被感知為地磁。利用霍爾效應測量磁通密度,經過放大電路后,輸出與磁通密度成正比的電壓。它的特點是易于使用。
2. MR傳感器
在 MR 傳感器中,磁通量(磁場的水平分量)向 MR 元件傳遞歐姆,該電阻被感知為地磁。與霍爾傳感器的不同之處在于,地面的大小是利用 MR 元件因磁場而產生的電阻變化來測量的。
由于它們比霍爾傳感器具有更高的靈敏度和更低的功耗,因此被頻繁使用,通常用于地磁檢測應用,例如電子羅盤、電機旋轉和位置檢測應用。
3. 磁力傳感器
MI 傳感器使用由不具有晶態的特殊材料(稱為非晶態線)制成的線。當脈沖電流在地磁存在的情況下通過非晶導線時,就會發生 MI 效應,利用磁阻抗的變化來檢測地磁。它的靈敏度比霍爾傳感器高一萬倍以上,使得高精度測量地球磁場的微小變化成為可能。
MI效應是當高頻電流通過磁性材料時,阻抗因外部磁場而發生高靈敏度變化,從而產生趨膚效應的現象。 MI傳感器使用纏繞在非晶絲上的拾波線圈來檢測當脈沖電流通過非晶絲時對外部磁性的反應。
集膚效應是當高頻電流流過導體時,電流密度在導體表面附近增大,并隨著進入內部而減小的效應。
有關地磁傳感器的其他信息
1.霍爾元件
霍爾元件是利用霍爾效應的磁傳感器。霍爾效應是當垂直于流經材料的電子施加磁場時,在垂直于電流和磁場的方向上產生電動勢的現象。
當變成電流的帶電粒子由于磁場的影響而受到洛倫茲力時,物質內會產生電荷偏壓。此時,物質內部產生電位差,產生電動勢。
2. MR傳感器元件
MR傳感器元件是利用磁阻效應(MR效應)的磁傳感器元件。 MR效應是指當磁場變化時電阻值發生變化的現象,在磁性材料中觀察到。
電子有兩種自旋態,稱為上自旋和下自旋。當電子穿過鐵磁材料時,磁化材料內的散射概率隨著電子自旋狀態的上下變化而變化。這就是引起MR效應的因素。
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