浅谈变磁阻式传感器的原理及应用 论文
第4章 变磁阻式传感器
Z Z Uo U＝ U (L1 L2 ) 2( Z1 Z2 ) 2Z
(3-4)
Z1
Z3＝R
U
Z2
Z4＝R
Z1 R U0＝U － Z1＋Z2 R R
U o
Z Z Uo U＝ U (L1 L2 ) 2( Z1 Z2 ) 2Z
第3章 变磁阻式传感器
3.1 自感式传感器 3.2 差分变压器式传感器 3.3 电涡流式传感器
• 变磁阻式传感器的工作基础：电磁感应 • 即利用线圈电感或互感的改变来实现非 电量测量
被测物理量 （非电量：位移、 电磁感应 振动、压力、 流量、比重） 线圈自感系数L/ 互感系数M 电感/互感 电压或电流 （电信号）
过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过
变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。 输出信号uo从变 压器T1与T2的中心抽头引出。 平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2 的次级电流过大。RL为负载电阻。us的幅值要远大于输入信
号u2的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且us和
差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电， 保证二 者同频同相（或反相）。
us
T2 u s1 A T1
u2
u s2 O VD 4 R VD 3 R B (a ) M A RL uo
u2 1 u2 2
R C VD 1 R VD 2
D
图 4 19 相 敏 检 波 电 路
-
－ u s1 ＋ C R
实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。
(1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出。
磁传感器的工作原理及应用论文
磁传感器的工作原理及应用论文1. 引言磁传感器是一种能够检测磁场的器件，它对于现代电子设备和工业自动化系统具有重要的作用。
本论文将介绍磁传感器的工作原理及其在各个领域的应用。
首先，我们将简要介绍磁传感器的基本原理，然后分别探讨磁传感器在汽车行业、医疗领域和工业自动化中的应用。
2. 磁传感器的基本原理磁传感器通过测量磁场的变化来实现检测功能。
其基本原理可以分为以下几种：•磁电效应：包括霍尔效应、磁阻效应和磁电效应。
这些效应都是基于材料在磁场下产生的电学特性变化，通过测量电学信号的变化来检测磁场。
•磁光效应：利用磁场对光学性质的影响，通过测量光信号的变化来检测磁场。
•磁化效应：包括磁阻、磁感应、磁滞等磁性材料的磁学特性变化，通过测量磁学信号的变化来检测磁场。
3. 磁传感器在汽车行业的应用磁传感器在汽车行业中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•车速传感器：利用磁传感器检测车轮的转速，从而计算出车辆的速度。
•方向盘角度传感器：通过检测磁场的变化来测量方向盘的角度，从而实现车辆的操控。
•制动系统传感器：利用磁传感器检测制动系统的磁力变化，实时监测制动器的工作状态。
•倒车雷达：通过利用磁传感器检测车辆周围的磁场变化来实现倒车雷达功能，提供安全的倒车辅助。
4. 磁传感器在医疗领域的应用磁传感器在医疗领域中也有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•心脏起搏器：通过磁传感器检测患者心脏的节律，实现自动调节起搏器的功能。
•病人监测设备：通过利用磁传感器检测磁场的变化来监测病人的体温、呼吸等生命体征。
•手术器械定位：利用磁传感器检测手术器械的位置和角度，帮助医生进行精确的手术操作。
•磁共振成像(MRI)：利用磁传感器检测磁场的变化来观察人体内部的结构，实现高分辨率的磁共振成像。
5. 磁传感器在工业自动化中的应用磁传感器在工业自动化领域中也有广泛的应用，主要包括以下几个方面：•位置和姿态检测：通过利用磁传感器检测磁场的变化来检测物体的位置和姿态，实现精确的定位和导航功能。
变磁阻式传感器
变磁阻式传感器一、变磁阻式传感器特点变磁阻式传感器是自感式传感器的一种，自感式传感器又属于电感式传感器类别。
电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量，如位移、压力、流量、振动等，转换成线圈的自感系数L 或互感系数M 的变化,再由转换电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。
电感式传感器具有以下特点:1、结构简单、传感器无活动的电接触点，因此工作可靠寿命长；2、灵敏度和分辨率高,能测出0。
01μm 的位移变化，传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达到数百毫伏的输出；3、线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差仅达到0.05%—0。
1％，并且稳定性也较好.同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,他在工业自动控制系统中广泛被采用；但是它有频率响应较低、不宜快速动态测控等缺点。
二、结构和工作原理变阻式传感器的结构和工作原理如图1所示，它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁都由导磁材料，如硅钢片和坡莫合金制成。
在铁芯和活动衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ。
传感器的运动部分与衔铁相连，当衔铁移动时，气隙厚度δ发生变化，从而使磁路中磁阻变化，导致电感线圈的电感值变化，这样可以由此判别被测量的位移大小.线圈的电感值L 可按如下电工学公式计算: 2M N L=R （1）式中 N ——线圈匝数；R M ——单位长度上的磁路总磁阻。
图1是变磁阻式传感器基本结构图。
图1 变磁阻式传感器基本结构图磁路总磁阻可写成：M F R =R +R δ （2） 式中F R ——铁芯磁阻；R δ——空气气隙磁阻;其中F R 和R δ可以分别由下式求出: 12F 1122L L R =A A μμ+ （3） F 02R =A δμ （4）式(3）中，第一项为铁芯磁阻,第二项为衔铁磁阻；1L ——磁通通过铁芯的长度（m ）；1A ——铁芯横截面积（m 2)；1μ——铁芯材料的导磁率（H/m ）；2L ——磁通通过衔铁的长度（m ）；2A ——衔铁横截面积（m 2);2μ——衔铁材料的导磁率(H/m)；A ——气隙横截面积（m 2）； 0μ-—空气的导磁率（4π×10.7 H/m ）。
变磁阻压力传感器工作原理
变磁阻压力传感器工作原理
变磁阻压力传感器作为一种新兴的压力传感器，其工作原理可以说非
常简单，是一种基础的物理原理应用。
变磁阻压力传感器的基本构造包括磁电桥、活塞、弹簧和磁体等部分。
在压力传感器的工作时，压力作用于活塞上，推动活塞向上运动，压
缩弹簧的同时运动至一定程度后，磁体便接近磁电桥，此时，磁体对
磁电桥产生了磁场和磁通量。
由于传感器长期处于恒定电流下，所以传感器的电阻是等于磁电桥中
各个磁传感器产生的电阻之和，其中，磁传感器产生的电阻大小与磁
通量成正比。
通过加上一个磁电桥激励电压，将电阻信号转化成电压
信号，从而求得压力传感器测量得到的输出量。
此外，变磁阻压力传感器在设计上还考虑了其自身稳定性的问题。
由
于传感器在使用过程中受到的噪音和干扰较多，因此需要对磁电桥电
路进行低噪声、低漂移的设计，以保证传感器的输出稳定性。
总的来说，变磁阻压力传感器是一种利用物理原理设计的一种新型压
力传感器。
其结构简单，原理直观。
未来在日常生活和工业制造领域
中的应用前景广阔，也希望该领域有更多的研究和应用探索。
第3章 变磁阻式传感器
测量电路系统
相敏检波器的实用电路：请参照书上说明 自习
变气隙式自感传感器
变气隙式自感传感器的缺点：
• 为了保证一定的线性以及较高的灵敏度， 可测的位移范围 很窄，一般是毫米级 以下的微小位移
0.1 ~ 0.5mm, (1/ 5 ~ 1/10)
复习
变气隙式自感传感器的测量电路：双臂工 作的差动交流电桥
r 为铁芯相对磁导率
变气隙式自感传感器
L
0W S
2
2
r
lm
可见，电感与气隙间隔是非线性关系
变气隙式自感传感器
L
0W 2 S
2
r
lm
可得其灵敏度： 2 20W S dL lm 2 d (2 ) r
• 可见，要想得到较高的灵敏度，气隙间隔 要 小，一般 0.1 ~ 0.5mm
交流电桥测量电路
交流电桥测量电路的优点：
• 除了具有一般差动电桥的优点以外（减小了非 线性、提高了灵敏度、消除了共模干扰），由 于两个对称自感传感器共用一个衔铁，衔铁所 受的电磁力基本平衡，减小了位移误差，克服 了单个自感传感器的缺点。
测量电路系统
变磁阻式传感器除了采用交流电桥将电感 转化为电压输出以外，还需要其他一些功 能，因此，需要一个完整的测量电路系统
测量电路系统
相敏检波器简介：
U Uo 2 0
• 当 为正（衔铁向上移动），电桥输出电压 U o 与电源电压 U 同相位 • 当 为负（衔铁向下移动），电桥输出电压 U o 与电源电压 U 反相（相位相差180）
测量电路系统
相敏检波器以电源电压作为参考电压，通 过电路实现电桥输出电压与电源电压相位 的比较，使得检波后用输出电压的正负来 表示衔铁的运动方向。输出电压信号的形 式如下：
磁敏式传感器的原理及应用
磁敏式传感器的原理及应用1. 磁敏式传感器的原理磁敏式传感器是一种能够检测和测量磁场变化的装置。
它利用材料的磁敏特性，在磁场的作用下产生相应的电信号，从而实现对磁场的检测和测量。
1.1 磁敏效应磁敏效应是指材料在外加磁场作用下，呈现出磁介质性质的变化。
常见的磁敏效应包括磁电效应、霍尔效应和磁致伸缩效应等。
其中，磁电效应是磁敏式传感器工作的基础。
1.2 磁敏材料磁敏式传感器所使用的磁敏材料具有以下几个主要特点： - 高磁导率：磁敏材料能够有效地传导磁场，在外加磁场作用下形成较大的感应电流。
- 高磁阻率：磁敏材料对磁场的变化非常敏感，能够产生较大的电信号响应。
- 稳定性：磁敏材料的特性稳定，能够在较宽的温度范围内工作。
1.3 工作原理磁敏式传感器的工作原理基于磁电效应，即磁场变化引起材料电阻的变化。
当外加磁场发生变化时，磁敏材料内部的自由电荷受到磁力作用，导致电荷运动方向发生变化，从而改变了材料内部的电流分布和电阻。
2. 磁敏式传感器的应用磁敏式传感器的应用非常广泛，在许多领域中发挥着重要的作用。
2.1 位移检测磁敏式传感器可以用于测量物体的位移。
通过将磁敏材料与运动物体相连，并放置在磁场中，当物体发生位移时，磁敏材料的电阻发生变化，从而可以测量位移的大小。
2.2 速度检测磁敏式传感器还可以用于监测物体的速度。
通过将磁敏材料与运动物体相连，并放置在磁场中，当物体以一定速度运动时，磁敏材料的电阻发生变化，从而可以测得物体的速度。
2.3 磁场检测磁敏式传感器能够检测磁场的变化。
当磁场发生变化时，磁敏材料的电阻也会发生变化，从而可以检测磁场的强度和方向。
2.4 电流检测磁敏式传感器还可以用于检测电流。
通过将磁敏材料与电流回路相连，当电流通过时，磁场的变化会引起磁敏材料的电阻变化，从而可以测量电流的大小。
2.5 磁导航磁敏式传感器可以应用于磁导航领域。
通过检测磁场的变化，磁敏式传感器可以确定物体的方向和位置，从而实现导航功能。
磁电传感器的原理和应用
磁电传感器的原理和应用前言磁电传感器是一种能将磁场信号转换成电信号的传感器，广泛应用于各种领域。
本文将介绍磁电传感器的原理和应用。
一、磁电传感器的原理磁电传感器的工作原理基于磁效应，主要包括霍尔效应、磁电阻效应和磁敏电容效应。
1. 霍尔效应霍尔效应是最早被发现和广泛应用的磁电效应之一。
当电流通过一块导电材料时，若将其放在磁场中，磁场就会对电子流的平衡状态产生影响，从而引起一侧电子浓度的变化，产生电压差。
这个电压差被称为霍尔电压。
2. 磁电阻效应磁电阻效应是指材料在外加磁场下，其电阻发生变化的现象。
常见的磁电阻效应有巨磁电阻效应（GMR）和隧道磁电阻效应（TMR）。
它们的本质是通过控制材料中磁性局域区域的磁结构来改变电阻值。
3. 磁敏电容效应磁敏电容效应是指材料在磁场下，电容值发生变化的现象。
这种效应通常是通过改变材料中的磁性局域区域的电容性质来实现的。
二、磁电传感器的应用磁电传感器由于其高灵敏度、响应速度快、易于集成等特点，在许多领域得到了广泛的应用。
1. 汽车工业磁电传感器在汽车工业中起到了重要的作用。
例如，在车辆换挡控制中，霍尔效应传感器被用于检测离合器和制动踏板的位置，从而实现自动换挡；在刹车控制中，磁敏电容效应传感器被用于检测刹车片的磨损程度，提供刹车片更换的提示。
2. 电子设备磁电传感器广泛应用于各种电子设备中。
例如，在手机中，磁敏电容效应传感器被用于检测翻盖状态和磁盖位置，实现手机的自动睡眠和唤醒功能；在音频设备中，磁电阻传感器被用于控制音量调节，实现用户友好的操作体验。
3. 工业自动化磁电传感器在工业自动化领域中发挥着重要的作用。
例如，在生产线上，磁敏电容效应传感器被用于检测零件的位置和运动状态，实现精准的定位和控制；在机械加工过程中，磁电阻传感器被用于检测工件的尺寸和形状，实现自动化的加工过程控制。
4. 医疗器械磁电传感器在医疗器械领域中应用广泛。
例如，在磁共振成像（MRI）中，磁电阻传感器被用于检测磁场强度和方向，提供精准的成像结果；在心脏起搏器中，霍尔效应传感器被用于检测心脏的电信号，实现有效的心脏节律调整。
磁阻传感器工作原理
磁阻传感器工作原理
磁阻传感器是一种测量磁场强度的传感器。
它利用磁场对磁阻的影响原理工作。
磁阻传感器通常由一个固定的磁体和一个可移动的磁阻元件组成。
磁阻元件是由磁敏材料制成的，具有可变的磁阻特性。
当磁场施加在磁阻元件上时，磁场会改变磁阻元件的磁阻值。
磁阻传感器通过测量磁阻元件的磁阻值来确定磁场的强度。
测量通常使用一个电压或电流源来产生电流通过磁阻元件。
根据欧姆定律，通过磁阻元件的电流与磁阻元件的电阻成正比。
当磁场施加在磁阻元件上时，磁阻元件的电阻会发生变化，进而导致通过磁阻元件的电流也发生变化。
磁阻传感器测量这个电流变化，并将其转换为与磁场强度相关的输出信号。
为了提高磁阻传感器的灵敏度和准确性，通常会采用差动测量方法。
差动测量中，磁阻元件的两个侧面分别连接一个电流源，并通过测量两侧电流之差来消除电源电流对测量结果的影响。
总结来说，磁阻传感器通过测量磁阻元件的磁阻值来确定磁场的强度。
磁场对磁阻元件的影响导致其电阻值变化，进而改变通过磁阻元件的电流。
通过测量电流的变化，磁阻传感器可以输出与磁场强度相关的信号。
第3章变阻抗式传感器原理与应用
灵敏度比单线圈结构提高了一倍， 非线性误差的影 响大大减小。 思考：非线性误差是否完全消除？ 2009-11-26
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9
3.1.1 工作原理
二、变截面式 具有较好线性，测量范围较大， 灵敏度低。 三、螺管式 灵敏度较低，但测量 范围大，结构简单。 为了提高灵敏度大多 采用差动结构。
2009-11-26 20
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3.2.2 零点残余电压及消除方法
2．相敏检波电路 （1）二极管相敏检波电路 由二极管构成半波和全波相 敏整流电路(图3.2.11)。 （2）集成化相敏检波电路 LZX1单片相敏检波电路 采用相敏检波后，输出特性由曲线1变为曲线2。 减小或消除了零点残余电压。
2009-11-26
2009-11-26 19
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3.2.2 零点残余电压及消除方法
（3）采用补偿电路 。 图3.2.9 并联电阻消除基波正交成分（图a）； 并联电容改变相移，消除高次谐波分量（图b）； 串联电阻、并联电容消除基波同相成分（图c、d）。 三、测量电路 要求既反映铁芯移动方向，又补偿零点残余电压， 常采用 差动直流输出电路。 1．差动整流电路 将两个次级电压分别整流，再以它们差值作输出 （见图3.2.10）。 次级电压的相位和零点残余电压均不需考虑。
d
= C0 −
εb
d
Δx
（3.3.5）
ΔC = C0 − C =
εbΔx
d
Δx = C0 a
线性，增加 b或减小d，灵敏度提高。改变a会如何？
2009-11-26 28
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3.3.1 工作原理及结构
3．变介电常数型 (1) 圆筒型电容器 D —外电极内径； 2 πε H
浅谈变磁阻式传感器的原理及应用 论文
《传感器原理及应用》期中论文题目：浅谈变磁阻式传感器的原理及应用摘要随着信息时代的到来，信息技术对社会发展、科学进步起到了决定性的作用。
信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。
近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。
作为新型传感器的一种——变磁阻式传感器，对其深入研究也就更加愈加重要。
本文磁阻式传感器的基本概念入手，着重讨论了电感式、变压器式和电涡流式三种传感器的工作原理、输出特性、测量电路及其在生活中的实际应用。
旨在帮助我们利用传感器知识更好的改善生活，提高生活质量，从而促进社会进步。
关键词：变磁阻式传感器电感式变压器式电涡流式原理应用AbstractWith the advent of the information age, information technology played a decisive role on social development, scientific progress.The foundation of information technology includes information collection,information transmission and information processing,and information collection cannot ignore the sensor technology. In recent years, the sensor is in the stage of development from traditional to new. Magnetic resistance sensor as a kind of new type of sensor, the research of it is becoming more and more important. This paper started with the basic concept of magnetic resistance sensor,and discussed the inductive, transformer and the eddy current type of the sensor's working principle,output characteristics,measurement circuit and the actual application in the ing sensors aimed at helping us improve life,also to promote social progress.Keywords：magnetic resistance sensor; inductive; transformer; eddy current type; working principle application1.变磁阻式传感器1.1变磁阻式传感器定义变磁阻式传感器，利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的传感器。
变磁阻式传感器的工作原理
变磁阻式传感器的工作原理
嘿，咱就说说这变磁阻式传感器啥工作原理哈。
哎呀呀，这变磁阻式传感器听起来挺高深，其实也不难理解啦。
你想啊，这变磁阻式传感器就像个小侦探，专门探测磁场的变化呢。
它里面有个线圈，还有个铁芯啥的。
这线圈就像个小弹簧，铁芯就像个小铁棍。
当有磁场变化的时候，这个铁芯就会受到影响。
比如说，磁场变强了，铁芯就会被吸进去一点；磁场变弱了，铁芯就会弹出来一点。
哇，这就像有个小磁铁在拉着铁芯一样。
这个铁芯的移动呢，就会让线圈的电感发生变化。
电感是啥呢？哎呀，咱也别管那么多，反正就是线圈的一种特性啦。
电感变化了，就会产生电流或者电压的变化。
这就像咱拉弹簧的时候，弹簧会有不同的长度，这个长度的变化就会引起别的东西的变化。
然后呢，这个电流或者电压的变化就可以被测量出来啦。
通过测量这个变化，咱就能知道磁场的变化情况。
就像咱看温度计，通过温度计上的刻度变化，咱就能知道温度的变化。
比如说，要是有个东西靠近这个传感器，它的磁场就会影响传感器里面的磁场。
这时候，传感器就会感受到这个变化，然后把这个变化变成电信号传出来。
哇，这就像有个小间谍在报告情况一样。
而且啊，变磁阻式传感器还可以很灵敏呢。
只要磁场有一点点变化，它就能察觉到。
就像咱的耳朵很灵，能听到很小的声音一样。
哎呀，这变磁阻式传感器的工作原理虽然有点复杂，但其实也不难嘛。
有了它，咱就能探测到很多磁场的变化，可方便啦。
巨磁阻传感器原理及应用
目录
• 巨磁阻传感器原理 • 巨磁阻传感器的应用领域 • 巨磁阻传感器的发展趋势 • 巨磁阻传感器的挑战与解决方案 • 巨磁阻传感器的未来展望
01 巨磁阻传感器原理
巨磁阻效应
巨磁阻效应
当电流在某些特殊材料的薄膜中流动时，磁场对电流的影响会变得异常大，这种现象被称 为巨磁阻效应。
04 巨磁阻传感器的挑战与解 决方案
温度稳定性问题
总结词
温度稳定性是巨磁阻传感器的重要性能指标，直接影响到传感器的测量精度和使用寿命。
详细描述
巨磁阻传感器在高温环境下，其磁阻值会发生变化，导致测量结果失真。为了解决这一问题，可以采 用温度补偿技术，通过在传感器中加入温度传感器和温度补偿电路，对温度变化引起的磁阻值变化进 行修正，提高传感器的温度稳定性。
尺寸
减小巨磁阻传感器的尺寸有助于集成 到更小的设备中，从而推动其在物联 网、智能穿戴等领域的应用。
集成化和智能化
集成化
将多个巨磁阻传感器集成到一个芯片上，可以实现多轴磁场测量，提高测量效 率和精度。
智能化
通过与微处理器等智能芯片集成，巨磁阻传感器可以实现自动校准、数据存储 和无线传输等功能，提高其实用性和便利性。
磁性编码器
总结词
巨磁阻传感器在磁性编码器中用于检测旋转或线性运动的物体的位置和速度。
详细描述
磁性编码器利用磁性材料和巨磁阻传感器的结合，检测旋转或线性运动物体的磁 场变化，并将其转换为电信号。巨磁阻传感器的高灵敏度和稳定性使得磁性编码 器广泛应用于各种运动控制系统，如电机控制、机器人等。
磁性随机存取存储器（MRAM）
交叉轴效应和线性范围限制
总结词
交叉轴效应和线性范围限制是巨磁阻传感器在实际应 用中面临的常见问题。
变磁阻式传感器
(3-15)
代入式(3-4) LW 2/R mW 20eS/l
得带气隙铁心线圈的电感为
LW20eSK
l
l
1
l/r
(3-16)
式中
K 0W2S 变为磁一阻式常传感数器
第3章 变磁阻式传感器
对式(3-16)
LW20eSK
l
l
1
l/r
微分
得灵敏度为
K
dLL
dl
l
1
l/r
(3-17)
由上式可知，变气隙式传感器的输出特性是非线性的，
当传感器线圈电感量变化时，谐振曲线将左右移动，工作点就
在同一频率的纵坐标直线上移动(例如移至B点)，于是输出电压
的幅值就发生相应变化。这种电路灵敏度很高，但非线性严重，
常与单线圈自感式传感器配合，用于测量范围小或线性度要求
不高的场合。
变磁阻式传感器
第3章 变磁阻式传感器
3.
图3.9 大位移自感式传感器工作原理 (ａ)电原理图；(ｂ)输出特性
U •Z 0 ( 2 R R R rrr 0 02 0 2 ) 2 变 L 磁( j0阻L 式2 0L 传感0 2器)2/2
(3-28)
第3章 变磁阻式传感器
图3.8 (ａ)谐振电路 (ｂ)谐振曲线
图中Z为传感器线圈，E为激励电源。设图(b)中曲线1为图(a)回
路的谐振曲线。若激励源的频率为f，则可确定其工作在A点。
l2
2S2
l
0S
(3-11)
式中 ｌ1,ｌ2——铁心和衔铁的磁路长度(ｍ)； S1，S2——铁心和衔铁的截面积(ｍ2) μ1、μ2——铁心和衔铁的磁导率(H/ｍ) S、ｌδ——气隙磁通截面积(ｍ2)和气隙总长(ｍ)。
简述磁阻效应的原理及应用
简述磁阻效应的原理及应用1. 什么是磁阻效应？磁阻效应是指材料在外加磁场的作用下，其电阻发生变化的现象。
具体来说，当材料被置于磁场中时，其电阻会随着磁场的改变而发生变化。
这种电阻变化可以是正比例的，也可以是非线性的。
2. 磁阻效应的原理磁阻效应的原理基于磁场对电子运动的影响。
在普通金属中，电子在受到磁场作用时会发生偏转，导致电子运动路径变长，从而增加了电阻。
而在磁隧道结构中，通过控制磁场，可以改变电子自旋方向，并且使得电子能够“隧道”穿过势垒，从而降低材料的电阻。
具体来说，磁阻效应的原理可以用以下方程表示：$$R = \\rho \\cdot \\frac{L}{A}$$其中，R是电阻，ρ是电阻率，L是电阻材料的长度，A是电阻材料的横截面积。
磁阻效应则可以通过改变电阻率、长度或横截面积来实现。
3. 磁阻效应的应用磁阻效应在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：3.1 磁阻传感器磁阻传感器是利用磁阻效应来测量磁场的传感器。
它们可以用于测量磁场的大小和方向，并广泛应用于导航、自动控制、磁记录等领域。
磁阻传感器的优点是尺寸小、重量轻、功耗低，同时具有较高的灵敏度和分辨率。
3.2 磁存储器磁存储器是一种利用磁阻效应来实现信息存储和读取的设备。
它们可以根据磁场的强弱来表示二进制数据的0和1，并通过读取磁阻值来恢复存储的数据。
磁存储器广泛应用于计算机硬盘、磁带、磁卡等设备中，具有高密度存储、容量大、读写速度快等优点。
3.3 磁阻隧道结构（MTJ）磁阻隧道结构是一种利用磁阻效应来实现信息存储和计算的器件。
它由两个磁性层之间夹带一个绝缘层组成，通过控制磁场可以改变磁性层之间的电阻值，从而实现信息的存储和计算。
磁阻隧道结构可用于磁性存储器、磁性传感器、磁性逻辑门等领域。
3.4 磁阻效应的其他应用除上述应用外，磁阻效应还在其他领域有着重要的应用：•磁阻效应用于车辆制动系统中的刹车控制，提高刹车系统的性能和安全性。
电感式传感器特点和变磁阻式传感器工作原理
电感式传感器特点和变磁阻式传感器工作原理 电感式传感器是建立在电磁感应基础上、利用线圈电感或互感的改变来实现非电量电测的。
根据工作原理的不同，可分为变阻磁式，变压器式和涡流式等种类。
它可以把稳入的物理量如位移、振动、压力、流量、比重等参数，转换为线圈的自感系数L和互感系数M的变化．而L和M的变化在电路中又转换为电压或电流的变化，即将非电量转换成电信号输出。
因此它能实现信息的远距离转输、记录、显示和控制等方面的要求。
电感式传感器有以下特点： （11工作可靠，寿命长； （2）灵敏度高，分辨力高（位移变化，o．01um，角度变化0.1）； （3）精度高．线性好（非线性误差可达o．05％一o．1％）； （4）性能稳定，重复性好。
电感式传感器的缺点是存在交流零位信号、不适于高频动态信号测量 变磁阻式传感器 工作原理 变磁因式传感器的结构原理如图61（a）所示。
它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成，在锈芯与衔铁之间有厚度为气隙。
传感器的运动部分与衔铁相连。
当传感器测量物理量时，衔铁运动部分产生位移，导致气隙厚度变化，从而使线圈的电感值变化。
线圈的电感值L可按下式计算 式中：w线圈的匝数； RM一磁路的总磁9。
如果空气隙厚度8较小，而且不考虑磁路的铁报时，总磁阻为磁路中铁芯、气眩和衔铁的磁咀之和。
L1各段铁芯的长度（包括衔铁）； 各段铁芯的相对磁导率（包括衔 铁）； si备段铁芯的面积（包括衔铁）； 空气隙的厚度； 由式（64）和（63）看出．变磁阻式传乐器的L量与、S和Ui之参数有关、如果固定其中任意两个，而改变另一个，则可以制造一种传感器。
根据这个道理．可以制造三种不同形式的可变磁阻式电感传感器。
变气隙厚度a的电感式传感器如果61（a）所示。
这种传感器灵敏度很高，是员常用的电感式传感器，它的缺点是输出特性（L一8关系曲线）为非线性如图61（b）所 示。
受气隙面积5的电感式传感男（见因62（a）），这种传感器为线性特性，但灵敏度低。
磁阻传感器原理
磁阻传感器原理
磁阻传感器是一种通过测量电路中磁阻变化来检测和测量物理量的传感器。
它利用了磁阻效应，即当一些材料和元件置于外部磁场中时，其电阻值会发生变化。
这个变化可用于测量一些物理量，比如磁场强度，位移和角度。
磁阻传感器通常由感应元件和信号处理电路组成。
感应元件是一种特殊的材料或元件，其电阻值与外部磁场强度成正比。
感应元件内部通常包含了一个可移动的磁性元件，当外部磁场作用于感应元件时，它会受到磁力的影响而发生位移或旋转。
这个位移或旋转会导致感应元件内部的电阻值发生变化。
信号处理电路用于测量和转换感应元件的电阻变化。
它通常包含一个电源供电和一个电压或电流测量电路。
信号处理电路通过测量电阻变化产生一个与外部磁场强度成正比的电压或电流信号。
这个信号可以被进一步处理，用于计算和显示被测量物理量的数值。
磁阻传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积小和功耗低等优点。
它可以应用于多种测量和检测领域，比如汽车行驶速度的测量、工业生产过程的控制、医疗设备中的位置检测等。
总体而言，磁阻传感器通过利用材料的磁阻效应，测量电路中位于外部磁场中的磁阻变化来检测和测量物理量。
通过信号处理电路，磁阻传感器可以将磁阻变化转换为电压或电流信号，从而实现对被测量物理量的精确测量和控制。
磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器原理
磁阻式转速传感器是一种测量旋转物体转速的传感器。
它基于磁阻效应的原理工作。
磁阻效应是指在磁场中，磁场方向的改变会引起材料电阻的变化。
磁阻式转速传感器由磁敏元件和信号处理电路组成。
磁敏元件通常是一块具有磁敏效应的芯片，如霍尔元件或磁电阻元件。
当被测转动物体上有一个磁铁时，磁场会影响磁敏元件，并引起其电阻的变化。
信号处理电路接收并处理磁敏元件输出的电阻变化信号，将其转换为转速信息。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器和ADC（模数转换器）等组件。
它们将磁敏元件输出的弱信号放大、滤波并转换成数字信号，以便进一步处理和显示。
在实际应用中，磁阻式转速传感器通常安装在被测转动物体的固定部分，而磁铁则固定在旋转部分。
当旋转部分转动时，磁铁靠近磁敏元件，改变了磁场的强度和方向，导致磁敏元件的电阻变化。
通过测量电阻的变化，可以计算出转速信息。
磁阻式转速传感器具有高度灵敏度、稳定性好、响应快速等优点。
它广泛应用于汽车、航空航天、工业自动化等领域，用于测量转速、位置和角度等参数。
4.1.1 变磁阻式传感器的工作原理
Rm
Rmi
l1
1S1
l2
2S2
l0
0S0
l1、l2、l0——铁芯、衔铁和气隙的长度
S1、S2、S0－铁芯、衔铁和气隙的截面积
μ1、 μ2、 μ0－铁芯、衔铁和气隙的导磁率 即磁路总磁阻为铁芯、衔铁和气隙三部分磁路磁阻之和。
34.1.1 工作原理来自线圈自感可按下式计算：
L
N2
Rm
N 20S0 2
式中： N 线圈匝数 ； Rm 磁路总磁组； S0 气隙的截面积； 气隙厚度； μ0 导磁率（真空、空气）
4
4.1变磁阻式传感器（自感式） 4.1.1 工作原理
结构:由线圈、铁芯、衔铁三部分组成。 铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为 ; 传感器运动部分与衔铁相连，衔铁移动时发 生变化，引起磁路的磁阻Rm变化，使电芯线圈 的电感值L变化；
1
根据磁路知识，线圈的自感为： L N 2
Rm
N——线圈的匝数 Rm－磁路的总磁阻
2
Rm
Rmi
l1
1S1
l2
2S2
l0
0S0
实际上由于铁芯一般工作于非饱和状态，此时铁芯的
导磁率远远大于空气的导磁率，因而磁路的总磁阻主要由 气隙长度决定，即
1, 2 0
Rm l0
0S0
L
N 20
l0
S0
当移动衔铁时，即可改变气隙的长度， 从而引起线圈 自感的变化。
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《传感器原理及应用》期中论文题目：浅谈变磁阻式传感器的原理及应用摘要随着信息时代的到来，信息技术对社会发展、科学进步起到了决定性的作用。
信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理，而信息的采集离不开传感器技术。
近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。
作为新型传感器的一种——变磁阻式传感器，对其深入研究也就更加愈加重要。
本文磁阻式传感器的基本概念入手，着重讨论了电感式、变压器式和电涡流式三种传感器的工作原理、输出特性、测量电路及其在生活中的实际应用。
旨在帮助我们利用传感器知识更好的改善生活，提高生活质量，从而促进社会进步。
关键词：变磁阻式传感器电感式变压器式电涡流式原理应用AbstractWith the advent of the information age, information technology played a decisive role on social development, scientific progress.The foundation of information technology includes information collection,information transmission and information processing,and information collection cannot ignore the sensor technology. In recent years, the sensor is in the stage of development from traditional to new. Magnetic resistance sensor as a kind of new type of sensor, the research of it is becoming more and more important. This paper started with the basic concept of magnetic resistance sensor,and discussed the inductive, transformer and the eddy current type of the sensor's working principle,output characteristics,measurement circuit and the actual application in the ing sensors aimed at helping us improve life,also to promote social progress.Keywords：magnetic resistance sensor; inductive; transformer; eddy current type; working principle application1.变磁阻式传感器1.1变磁阻式传感器定义变磁阻式传感器，利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的传感器。
可用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。
既可用于动态测量，也可用于静态测量。
实质上是一种机电转换装置，在自动控制系统中应用十分广泛，是非电量测量的重要传感器之一。
1.2变磁阻式传感器分类根据转换原理，分为电感式（自感L 变化）、变压器传感式（互感M 变化）、电涡流式（L 、M 都变化）传感器；根据结构形式，分为气隙型、面积型、螺管型传感器。
本文主要按转换原理分类，逐个进行介绍。
1.3变磁阻式传感器的优缺点具有以下优点：结构简单，工作可靠，寿命长；灵敏度高，分辨力大，能分辨0.01 m μ的位移变化；重复性好，线性度优良；能实现远距离传输、记录、显示和控制。
有两个不足：灵敏度、线性度和测量范围相互制约；存在交流零位信号，不宜高频动态测量。
2.电感式传感器2.1工作原理电感式传感器，是利用线圈自感量的变化来实现测量的。
它的结构由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化。
因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
线圈中电感量：MN IN L I R Φ==，其中N 是线圈匝数，M R 是总磁阻。
且M f R R R δ=+ 121221F l l R A A μμ=+++ 02R Aδδμ= （0μ是磁导率，δ是空气气隙）因为F R R δ<< 02m R R A δδμ≈= 所以2202AN N L R δμδ≈= 若气隙截面积A 保持不变，则L 为δ的单值函数，构成变气隙厚度式自感传感器； 保持气隙间距δ不变，A 随被测量（如位移）变化，构成变气隙面积式自感传感器。
传感器灵敏度：20022N A dL S d μδδ==- S 与气隙长度的平方成反比，δ愈小，S 愈高，同时存在非线性误差。
为减小此误差，通常规定在较小间隙变化范围内使用，一般取0/0.1δδ∆≤。
这种传感器适用于较小位移（0.001~1mm ）的测量。
2.2输出特性气隙厚度0δ时自感系数：2002AN L μδ=。
当衔铁上移δ∆时，传感器气隙减小δ∆，即0δδδ=-∆，则输出电感为2000002()1AN L L L L μδδδδ=+∆==∆-∆- 当01δδ∆时，用泰勒级数展开成级数形式：20000[1()...]L L δδδδδδ∆∆∆∆=+++；当衔铁随被测的初始位置向下移动δ∆时，同理有20000[1()...]L L δδδδδδ∆∆∆∆=+++ 忽略高次项线性处理得：00L L δδ∆∆=±，因此既可确定衔铁位置又可确定方向。
电感灵敏度：0001/L K L δδ∆=∆= 2.3测量电路自感式传感器实现了把被测量的变化为电感量的变化。
为了测出电感量的变化，就要用转换电路把电感量的变化转换成电压（或电流）的变化，最常用的转换电路如下：（1）变压器电桥电路：基本原理是输出电压反映了传感器线圈阻抗的变化。
（2）相敏检波电路：基本原理是输出电压经相敏检波可反映位移的大小和方向。
（3）调频电路：基本原理是传感器电感的变化引起输出电压频率f 的变化。
（4）调相电路：基本原理是传感器电感的变化将引起输出电压相位Φ的变化。
2.4实践应用（1）应用于电感式滚珠直径分选装置。
（2）应用于磨加工主动测量、测量长度位移量和制做电子测微仪。
3.变压器式传感器3.1工作原理变压器式传感器，是利用变压器作用原理把被测位移等转换为初、次级线圈互感变化的。
闭磁路变隙式差动变压器的结构：在A 、B 两个铁芯上绕有111a b W W W ==的两个初级绕组和222a b W W W ==两个次级绕组。
两个初级绕组的同名端顺向串联， 而两个次级绕组的同名端则反向串联。
当被测体没有位移时衔铁处于初始平衡位置，与两个铁芯的间隙相等，则两绕组的互感相等，则两个次级绕组的互感电势相等。
因次级绕组反相串联，差动变压器输出电压为零。
当被测体有位移时衔铁的位置发生变化，两次级绕组的互感电势不相等，即差动变压器有电压输出。
输出电压的大小与相位反映位移的大小和方向。
3.2输出特性研究前提是：在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下的等效电路。
不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响时，变隙式差动变压器输出电压为2211b a b a W U U W δδδδ••-=-+ 当衔铁处于初始平衡位置时U2=0。
若被测体带动衔铁移动，向上移动Δδ（向上移动为正）时有12210W U U W δδ••=-∆ 由此可知，变隙式差动变压器的输出电压与衔铁位移量成正比。
闭磁路变隙式差动变压器的输出特性表明，变压器输出电压大小与衔铁位移大小成正比，相位根据衔铁移动方向与输入电压同相或反向。
变隙式差动变压器灵敏度K 的表达式为：21210W U U K W δδ==∆电源幅值的适当提高可以提高灵敏度值，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。
增加W2/W1的比值和减小δ0都能使灵敏度K 值提高。
但W2/W1的比值与变压器的体积及零点残余电压有关。
一般选择传感器的δ0为0.5 mm 。
3.3测量电路差动变压器输出交流电压，用交流电压表测量，只能反映衔铁位移大小，不能反映移动方向；测量值中还包含零点残余电压。
为了辨别移动方向和消除零点残余电压，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。
典型差动整流电路有：半波电压输出，全波电压输出，半波电流输出，全波电流输出四种电路。
差动整流电路，电压输出的，适用于交流阻抗负载；电流输出的，适用于低阻抗负载。
并且差动整流电路具有结构简单, 不需要考虑相位调整和零点残余电压的影响, 分布电容影响小和便于远距离传输等优点，因而获得广泛应用。
3.4实践应用（1）电感测微仪 动态测量范围：1mm ± 分辨率：1m μ 精度：3%（2）电感压力传感器 由接头、膜盒、底座、线路板、差动变压器、衔铁、罩壳组成（3）电感式滚珠直径分选装置4.电涡流式传感器4.1工作原理 电涡流式传感器是利用金属导体的电涡流效应将位移等非电被测参量转换为线圈的电感或阻抗变化的变磁阻式传感器。
若一金属板置于一只线圈的附近，当线圈输入一交变电流时，便产生交变磁通量，金属板在此交变磁场中会产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，称之为电涡流或涡流。
将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁场中。
根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化。
根据等效电路列出电路方程组为：222210R I j L I j MI ωω+-= （1）111121R I j L I j MI U ωω+-= （2）可得传感器的等效阻抗为：2222121222222222[][]()()U M M Z R R j L L I R L R L ωωωωωω==++-++ 传感器的等效电感为：22122222()M L L L R L ωω=-+ 4.2输出特性（1）等效电路被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，短路环可认为是一匝短路线圈，电阻为R2、电感为L2。