[发明专利]一种高精度、闭环式梯度磁阻传感器

说明书

本发明涉及一种高精度、闭环式梯度磁阻传感器。本发明包括八个磁敏电阻，每两个磁敏电阻为一对，每对中两个磁敏电阻距离被测磁源的距离相同，四对磁敏电阻与被测磁源距离均不同。距离被测磁源距离近的两对磁敏电阻能检测到被测磁源磁场，距离被测磁源距离远的两对磁敏电阻不受被测磁源磁场干扰。两对能检测到被测磁源磁场的电阻分别与一对不受被测磁源磁场干扰连成一组惠斯通电桥电路；两组惠斯通电桥电路分别接两组反馈电路。本发明采用两组惠斯通电桥电路和两组分别独立的反馈电路，不仅可以测量磁场梯度，还可以测量磁场强度。且灵敏度高、线性好、温度范围宽，抗外界磁场的干扰，测量精度高。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种高精度、闭环式梯度磁阻传感器。

背景技术

磁传感器广泛运用于现代电子系统中并用来测量电流、位置、方向等物理参数。目前测量磁场强度主要使用的器件有以下几种：霍尔效应传感器、感应线圈磁力计以及磁通门；霍尔效应传感器是根据半导体的霍尔效应设计出来的传感器，其易受到外界磁场的干扰且温漂较大；感应线圈磁力计是根据法拉第电磁感应定律工作的，但其不能探测静态或缓慢变化的磁场，低频响应差，大部分应用在邻近和距离探测；磁通门的基本原理是利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料磁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场而变的偶次谐波分量的电势特性，通过高性能的磁通门调理电路测量偶次谐波分量，从而测得环境磁场的大小，但电磁通体积较大，价格高且频率响应较低。

目前测量磁场梯度的传感器技术通常采用一个惠斯通电桥电路(如申请号为201210065925.5的发明专利)，将磁敏电阻放置在导线的两边，通过感受导线两边的磁场梯度，从而实现测量信号磁场目的。但是由于该技术使用的是单电桥电路，没有考虑对传感器本身的磁滞和非线性的反馈补偿，测量的精度受限。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高精度、闭环式梯度磁阻传感器。

本发明包括八个磁敏电阻，每两个磁敏电阻为一对，每对中两个磁敏电阻距离被测磁源的距离相同，四对磁敏电阻与被测磁源距离均不同。距离被测磁源距离近的两对磁敏电阻能检测到被测磁源磁场，距离被测磁源距离远的两对磁敏电阻不受被测磁源磁场干扰。

一对能检测到被测磁源磁场的电阻分别与一对不受被测磁源磁场干扰的电阻连成一组惠斯通电桥电路，其余两对磁敏电阻连成一组惠斯通电桥电路；两组惠斯通电桥电路为全桥式惠斯通电桥电路，两组惠斯通电桥电路分别接两组反馈电路。

所述的不受被测磁源磁场干扰的两对磁敏电阻被软磁材料覆盖或摆放在被测磁源磁场外。

所述的磁敏电阻为巨磁阻电阻或者磁隧道结电阻。

所述的软磁材料为镍铁合金。

所述的两组反馈电路分别由反馈电阻和反馈线圈组成，反馈线圈设置在同一电桥电路中能检测到被测磁源磁场的磁敏电阻周围，产生平行于磁敏电阻敏感轴方向的反馈磁场，反馈磁场的方向与原磁场的方向相反。

本发明采用两组惠斯通电桥电路和两组分别独立的反馈电路，两组惠斯通电桥电路根据距离磁源的远近梯度放置，对信号磁场进行梯度测量，从而获得磁场信号的强度；两组反馈电路对两组电桥分别进行独立反馈，从而使测量更加精确。不仅可以测量磁场梯度，还可以测量磁场强度。且灵敏度高、线性好、温度范围宽，抗外界磁场的干扰，测量精度高。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构线路图；

图2为本发明实施例二的结构线路图；

图3为图1的一种反馈电路的线路图；

图4为反馈线圈与磁敏电阻的相对位置示意图；

图5为实施例一工作原理图；

图6为图1的另一种反馈电路的线路图。

具体实施方式