[实用新型]一种基于巨磁阻抗效应的磁传感器

说明书

技术领域

本实用新型具体涉及一种基于巨磁阻抗效应的磁传感器，属于磁传感器领域。

背景技术

磁传感器主要指利用固体元件感知与外界磁场变化有关的物理量的变化，将其转换成电信号进行检测的器件。随着科技进步，磁传感器在磁测量领域中应用越来越广泛。

现有的磁通门传感器，由高性能细磁芯、激励绕组、感应绕组和敏感材料组成，在材料一定时常用增加绕组匝数来提高传感器的灵敏度，导致了传感器的体积增大、和频响降低、噪声增大。灵敏度可达8×10^-5A/m，但由于杂散电容，磁芯绕组会使传感器的响应速度低。

霍尔传感器温度稳定性差，弱磁灵敏度小不利于小电流测量，而且用霍尔元件制成的电流传感器含聚磁磁芯，导致传感器体积增大(鲍丙豪.电测与仪表.2000，37(412)24-26)；虽然霍尔元件和磁敏电阻元件都做成微型器件，但它们的磁通检测率大约是0.1％Oe，而且霍尔元件的最高工作温度在70℃。

巨磁电阻(GMR)元件是利用磁性材料的巨磁电阻效应，这种效应是在外加磁场的情况下材料的电阻发生巨变的现象，其灵敏度可以提高一个数量级，达到1％/Oe，。但用GMR材料制作的传感器仍不十分理想，通常只在低温与外加强磁场(大约10kOe)下才可看到，且又仅限于GMR效应并不十分显著的金属多层膜材料，还存在磁滞、温度不稳定等问题。这些都限制了其在磁电测量领域中的应用。

1992年，日本科学家Mohri等人发现，当对CoFeSiB非晶丝通入一交变电流时，非晶丝的电感随外加直流磁场的变化而变化，即巨磁电感效应。该发现立刻受到了人们的高度重视。不久，人们又发现，在高频电流激励下，非晶丝的电阻和电抗都随直流磁场而显著变化，这一效应后来被认识到是由磁场导致阻抗变化引起，因此被称作巨磁阻抗(GMI)效应。利用，在汽车工业、自动化控制、安全检测和国防军工领域应用潜力巨大，呈现出广阔的应用前景。

实用新型内容

为了解决现有磁传感器的不足之处，本实用新型提供一种利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器(GMI磁传感器)，不但继承了传统磁传感器的优点，而且由于GMI磁阻抗变化率高，使磁传感器能够探测微弱磁场。

本实用新型一种基于巨磁阻抗效应的磁传感器，包括恒流源激励电路、前置放大电路、峰值检波电路、低通滤波电路、差分放大器、参考电压源与非晶丝。

其中，激励电压通入到恒流源激励电路使恒流源激励电路为非晶丝提供稳定的交流正弦激励电流，使非晶丝两端产生高频电压，非晶丝两端的高频电压通过前置放大电路进行一级放大，放大后的高频电压通过峰值检波电路进行检测，得到低频电压；低频电压进入到低通滤波电路进行平滑滤波，得到直流电压；直流电压信号进入到差分放大器中；参考电压源向差分放大器通入与外部磁场为零时，非晶丝两端的直流电压信号相等的电压信号；差分放大器将非晶丝两端的直流电压信号与参考电压源提供的电压信号进行差分运算并放大，得到非晶丝由于外部磁场所变化的阻值对应的直流电压信号。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型磁传感器利用巨磁阻抗效应制成，使磁传感器能够探测微弱磁场；

2、本实用新型磁传感器灵敏度高，稳定性好、功耗低、响应速度快。

附图说明

图1是本实用新型磁传感器结构框图；

图2是非晶丝径退火处理中阻抗比变化曲线图；

图3是当激励电压幅值小于1V时，非晶丝两端的电压波形；

图4是当激励电压幅值大于5V时，非晶丝两端的电压波形；

图5是本实用新型处于磁场中时，改变磁场大小测得磁传感器的输出电压值曲线图。

图中：

1、恒流源激励电路  2、前置放大电路  3、峰值检波电路  4、低通滤波电路

5、差分放大器  6、参考电压源  7、非晶丝

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型作进一步说明。

本实用新型一种基于巨磁阻抗效应的磁传感器，包括恒流源激励电路1、前置放大电路2、峰值检波电路3、低通滤波电路4、差分放大器5、参考电压源6与非晶丝7，如图1所示，恒流源激励电路1的电流输出端与非晶丝7相连，非晶丝7接地，非晶丝7两端与前置放大电路2输入端相连。前置放大电路2的输出端与峰值检波电路3的输入端相连；峰值检波电路3的输出端与低通滤波电路4相连，低通滤波电路4的输出端与差分放大器5的输入端相连；参考电压源6的输出端与差分放大器5的输入端相连。