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《基于磁阻傳感器的弱磁信號采集系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、2008年第27卷第1期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)69*基于磁阻傳感器的弱磁信號采集系統(tǒng)設計王永龍,楊衛(wèi),石云波,張文棟(中北大學電子科學與技術系電子測試技術國家重點實驗室,山西太原030051)摘要:針對磁阻傳感器輸出的微弱磁信號,介紹了一種有效的模擬信號調理方法,設計了一種基于各向異性磁阻傳感器的弱磁信號采集系統(tǒng),通過實驗驗證和分析,本系統(tǒng)可以成功地應用于弱磁信號的檢測與數(shù)據(jù)的獲取,證明了該采集系統(tǒng)的可行性、實用性。關鍵詞:磁阻傳感器;微弱信號檢測;信號采
2、集系統(tǒng);置位/復位中圖分類號:TP212文獻標識碼:B文章編號:1000-9787(2008)01-0069-03Designofweakmagneticsignalacquisitionsystem*basedonmagnetoresistivesensorWANGYong-long,YANGWe,iSHIYun-bo,ZHANGWen-dong(NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTechnology,DepartmentofElectronicScienceand
3、Technology,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Avalidanalogsignalregulatedmeansisintroducedfortheweaksignalproducedbythemagneto-resistivesensor.Weakmagneticsignalacquisitionsystembasedonmagnetroresistivesensorisdesigned.Weaksignalissuccessfullydete
4、ctedanddataisalsoacquiredbythissystemandthefeasibilityandpracticabilityofsignalacquisitionsystemaretestifiedbyexperiment.Keywords:magnetoresistivesensor;weaksignaldetection;signalacquisitionsystem;set/reset0引言1阻效應原理和傳感器工作原理通常所用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其采樣對象都為大信號,1.1磁阻效應原理即有用信號幅值大于
5、噪聲信號,但在一些特殊場合采集的物質在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁電阻效應。信號很微弱,并淹沒在大量的隨機噪聲中。此種情況下,磁電阻效應有普通與各向異性磁電阻效應之分。各向異性[1]一般的采集系統(tǒng)和測量方法無法檢測該信號,本采集磁電阻效應指:當外加磁場偏離強磁性金屬(鐵、鉆、鎳及系統(tǒng)硬件電路針對微弱小信號,優(yōu)化設計前端調理電路,其合金)內部的磁化方向時,金屬的電阻減小,而平行時基利用儀表放大器有效抑制共模信號,保證采集數(shù)據(jù)的精度木上沒有變化,玻莫合金薄膜的電阻率Q依賴于磁化強度要求。M和電流I方向的夾角,即2磁阻傳感器是
6、感知磁性物體的存在或者磁性強度(在Q(H)=QL+(QM-QL)cosH,有效范圍內)的敏感元件。這些磁性物體除永磁體外,還式中QM,QL分別為平行于M和垂直于M的電阻率。包括順磁材料,也可感知通電線圈或導線周圍的磁場。本玻莫合金(Fe20Ni80)在弱磁場下電阻變化量比較大,文選用霍尼韋爾磁阻傳感器HMC1002,它是二維磁阻微電因此,適合于弱磁場條件下使用。路,是小型集成電路封裝(SOIC)的雙磁場傳感器。2只傳1.2傳感器工作原理感器的敏感方向互相垂直。傳感器A感應與外封裝長邊1)整個傳感器最關鍵的部分是其中的惠斯通
7、電橋。方向平行的磁場,傳感器B感應與外封裝長邊方向垂直且當外加磁場后,電橋的電阻變化,如圖1所示,引起傳感器-4輸出電壓U變化與表面平行的磁場。HMC1002對于?2Gs(1Gs=10T)out范圍內的磁場很敏感,具有靈敏度為3.2mV/V/Gs的線性Uout=($R/R)Ub,[2]輸出,分辨力為27LGs。式中Ub為傳感器工作電壓。收稿日期:2007-06-01*基金項目:國家國防基金資助項目70傳感器與微系統(tǒng)第27卷2)置位和復位電流帶用來修正傳感器靈敏度。在外出阻抗、強抗共模干擾能力、低溫漂、低失調電壓和高穩(wěn)定-4
8、增益等特點[4]。場超過10@10T的磁場會打亂傳感器內部磁疇的極化方向,改變傳感器的輸出特性,降低靈敏度。利用置位和復位本系統(tǒng)采用美國ADI公司的集成儀表放大器AD623,電流帶上施加脈沖,使內部磁疇的極化方向統(tǒng)一,提高靈敏AD623具有優(yōu)良的CMRR(它隨增益增加而增加),使誤差最小,電源線噪聲及其
