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《基于磁阻传感器的弱磁信号采集系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2008年第27卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)69*基于磁阻传感器的弱磁信号采集系统设计王永龙,杨卫,石云波,张文栋(中北大学电子科学与技术系电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051)摘要:针对磁阻传感器输出的微弱磁信号,介绍了一种有效的模拟信号调理方法,设计了一种基于各向异性磁阻传感器的弱磁信号采集系统,通过实验验证和分析,本系统可以成功地应用于弱磁信号的检测与数据的获取,证明了该采集系统的可行性、实用性。关键词:磁阻传感器;微弱信号检测;信号采
2、集系统;置位/复位中图分类号:TP212文献标识码:B文章编号: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阻效应原理和传感器工作原理通常所用的数据采集系统,其采样对象都为大信号,1.1磁阻效应原理即有用信号幅值大于
5、噪声信号,但在一些特殊场合采集的物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁电阻效应。信号很微弱,并淹没在大量的随机噪声中。此种情况下,磁电阻效应有普通与各向异性磁电阻效应之分。各向异性[1]一般的采集系统和测量方法无法检测该信号,本采集磁电阻效应指:当外加磁场偏离强磁性金属(铁、钻、镍及系统硬件电路针对微弱小信号,优化设计前端调理电路,其合金)内部的磁化方向时,金属的电阻减小,而平行时基利用仪表放大器有效抑制共模信号,保证采集数据的精度木上没有变化,玻莫合金薄膜的电阻率Q依赖于磁化强度要求。M和电流I方向的夹角,即2磁阻传感器是
6、感知磁性物体的存在或者磁性强度(在Q(H)=QL+(QM-QL)cosH,有效范围内)的敏感元件。这些磁性物体除永磁体外,还式中QM,QL分别为平行于M和垂直于M的电阻率。包括顺磁材料,也可感知通电线圈或导线周围的磁场。本玻莫合金(Fe20Ni80)在弱磁场下电阻变化量比较大,文选用霍尼韦尔磁阻传感器HMC1002,它是二维磁阻微电因此,适合于弱磁场条件下使用。路,是小型集成电路封装(SOIC)的双磁场传感器。2只传1.2传感器工作原理感器的敏感方向互相垂直。传感器A感应与外封装长边1)整个传感器最关键的部分是其中的惠斯通
7、电桥。方向平行的磁场,传感器B感应与外封装长边方向垂直且当外加磁场后,电桥的电阻变化,如图1所示,引起传感器-4输出电压U变化与表面平行的磁场。HMC1002对于?2Gs(1Gs=10T)out范围内的磁场很敏感,具有灵敏度为3.2mV/V/Gs的线性Uout=($R/R)Ub,[2]输出,分辨力为27LGs。式中Ub为传感器工作电压。收稿日期:2007-06-01*基金项目:国家国防基金资助项目70传感器与微系统第27卷2)置位和复位电流带用来修正传感器灵敏度。在外出阻抗、强抗共模干扰能力、低温漂、低失调电压和高稳定-4
8、增益等特点[4]。场超过10@10T的磁场会打乱传感器内部磁畴的极化方向,改变传感器的输出特性,降低灵敏度。利用置位和复位本系统采用美国ADI公司的集成仪表放大器AD623,电流带上施加脉冲,使内部磁畴的极化方向统一,提高灵敏AD623具有优良的CMRR(它随增益增加而增加),使误差最小,电源线噪声及其
