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《基于磁阻傳感器的弱磁信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
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(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)王永龍,楊衛(wèi),石云波,張文棟(中北大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西太原030051)摘要:針對(duì)磁阻傳感器輸出的微弱磁信號(hào),介紹了一種有效的模擬信號(hào)調(diào)理方法,設(shè)計(jì)了一種基于各向異性磁阻傳感器的弱磁信號(hào)采集系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析,本系統(tǒng)可以成功地應(yīng)用于弱磁信號(hào)的檢測(cè)與數(shù)據(jù)的獲取,證明了該采集系統(tǒng)的可行性、實(shí)用性。關(guān)鍵詞:磁阻傳感器;微弱信號(hào)檢測(cè);信號(hào)采
2、集系統(tǒng);置位/復(fù)位中圖分類號(hào):TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):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(yīng)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(duì)象都為大信號(hào),1.1磁阻效應(yīng)原理即有用信號(hào)幅值大于
5、噪聲信號(hào),但在一些特殊場(chǎng)合采集的物質(zhì)在磁場(chǎng)中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁電阻效應(yīng)。信號(hào)很微弱,并淹沒(méi)在大量的隨機(jī)噪聲中。此種情況下,磁電阻效應(yīng)有普通與各向異性磁電阻效應(yīng)之分。各向異性[1]一般的采集系統(tǒng)和測(cè)量方法無(wú)法檢測(cè)該信號(hào),本采集磁電阻效應(yīng)指:當(dāng)外加磁場(chǎng)偏離強(qiáng)磁性金屬(鐵、鉆、鎳及系統(tǒng)硬件電路針對(duì)微弱小信號(hào),優(yōu)化設(shè)計(jì)前端調(diào)理電路,其合金)內(nèi)部的磁化方向時(shí),金屬的電阻減小,而平行時(shí)基利用儀表放大器有效抑制共模信號(hào),保證采集數(shù)據(jù)的精度木上沒(méi)有變化,玻莫合金薄膜的電阻率Q依賴于磁化強(qiáng)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(qiáng)度(在Q(H)=QL+(QM-QL)cosH,有效范圍內(nèi))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?qū)Ь€周圍的磁場(chǎng)。本玻莫合金(Fe20Ni80)在弱磁場(chǎng)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(chǎng)條件下使用。路,是小型集成電路封裝(SOIC)的雙磁場(chǎng)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(yīng)與外封裝長(zhǎng)邊1)整個(gè)傳感器最關(guān)鍵的部分是其中的惠斯通
7、電橋。方向平行的磁場(chǎng),傳感器B感應(yīng)與外封裝長(zhǎng)邊方向垂直且當(dāng)外加磁場(chǎng)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(chǎng)。HMC1002對(duì)于?2Gs(1Gs=10T)out范圍內(nèi)的磁場(chǎng)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(xiàng)目:國(guó)家國(guó)防基金資助項(xiàng)目70傳感器與微系統(tǒng)第27卷2)置位和復(fù)位電流帶用來(lái)修正傳感器靈敏度。在外出阻抗、強(qiáng)抗共模干擾能力、低溫漂、低失調(diào)電壓和高穩(wěn)定-4
8、增益等特點(diǎn)[4]。場(chǎng)超過(guò)10@10T的磁場(chǎng)會(huì)打亂傳感器內(nèi)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(fù)位本系統(tǒng)采用美國(guó)ADI公司的集成儀表放大器AD623,電流帶上施加脈沖,使內(nèi)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
