地磁传感器_磁感应计_电子罗盘(compass)原理.pdf

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1、内容1MID中的传感器2加速计3陀螺仪4地磁传感器MID中的传感器——已商用的传感器触摸屏摄像头麦克风（ST：MEMSmicrophones……）光线传感器温度传感器近距离传感器压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……）陀螺仪（MEMS）加速度传感器（MEMS）地磁传感器（MEMS）MID中的传感器——MEMS传感器集成电路（IntegratedCircuit，IC）把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。微机械（Micro-Mechanics）把机械元

2、件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）MEMS=集成电路+微机械MID中的传感器——MEMS传感器陀螺仪（Gyroscope）•测量角速度•可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑）加速度传感器（Accelerometer）•测量线加速度•可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测地磁传感器（Geomagneticsensor）•测量磁场强度•可用于电子罗盘、GPS导航MID中的传

3、感器——MEMS传感器陀螺仪+加速计+地磁传感器•电子稳像(EIS:ElectronicImageStabilization)•光学稳像(OIS:OpticalImageStabilization)•“零触控”手势用户接口•行人导航器•运动感测游戏•现实增强MID中的传感器——MEMS传感器厂商1、陀螺仪（角速度传感器）厂商：欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix、Fujitsu

4、、konix、SSS国产：深迪2、加速度传感器（G-sensor）厂商：欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、SiliconDesigns日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气国产：MEMSIC（总部在美国）3、地磁传感器（电子罗盘）厂商：欧美：ADI、Honeywell日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha国产：MEMSIC（总部在美国）MID中的传感器——MEMS传感器厂商MID中

5、的传感器——IPhone4陀螺仪：ST，L3G4200D加速计：ST，LIS331DLH地磁传感器：AsahiKASEI，AK8975内容1MID中的传感器2陀螺仪3加速计4地磁传感器地磁传感器——背景知识地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6Ga

6、uss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。地磁传感器——背景知识地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来。对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用

7、式1计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0º-360º之间变化。地磁传感器——原理磁场的测量可利用电磁感应、霍耳效应以及磁阻效应等各种效应，其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR），各向异性磁阻（AMR），巨磁阻（GMR），庞磁阻（CMR）等阶段。各向异性磁阻传感器AMR（AnisotropicMagneto-Resistivesensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni80Fe20）薄膜形成电阻。在制造过程中，将一个强磁场加在AMR上使其在某一方向

8、上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴。铁磁材料的电阻同电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻Rmax最大，电流与磁化方向垂直时电阻Rmin最小。地磁传感器——原理在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥。易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。地磁传感器——原理由于受到