磁性傳感器的相關知識

   

概    述

磁性材料在感受到外界的熱、光、壓力、放射線等之後,其磁特性會改變。利用這種物質可以做成各種可靠性好,靈敏度高的傳感器,這類傳感器是利用磁性材料作為其敏感元件,故稱磁性傳感器。

磁性傳感器的探測器為磁性探頭。磁性探頭工作時在周圍形成一個靜磁場,當鐵磁金屬制成的物體,,如步槍、車輛等進入這個靜磁場時,就會感應産生一個新的磁場,幹擾了原來的靜磁場,由于目标的運動變化所産生的幹擾使磁場發生變化,引起磁力計指針的偏轉及擺動,産生一個電信号,進而實現對攜帶武器的人和車輛的探測。

磁傳感器是把磁場、電流、應力應變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉換成電信号,以這種方式來檢測相應物理量的器件。

磁性傳感器這一名詞有兩層意思。第一,是檢測具有磁性信号的磁性傳感器。第二,把非磁性的信息變換為磁性信号用的磁性傳感器。

另外,從構造上來分類磁性傳感器也有兩種類型:第一是功能性的傳感器,它是利用特殊磁性傳感器材料做成的。第二是結構性傳感器,它是用一般磁性材料制成的、其機械結構設計十分巧妙的傳感器。

分    類

凡是利用磁性質、磁通量變化來制作的傳感器叫磁性傳感器。常見的磁性傳感器有二種:壓磁式傳感器和磁電式傳感器。這兩種傳感器在工作原理及使用範圍上都有較大差異,下面分别予以介紹。

壓磁式傳感器

壓磁式傳感器與其它傳感器相比,具有輸出功率大、抗幹擾能力強,精度高,線性好、壽命長,維護方便,運行條件要求低(能在一般有灰塵、水和腐蝕性氣體的環境中長期運行)等優點。因此,很适合于重工業、化學工業部門運用,是一種十分有發展前途的傳感器。目前,這種傳感器已成功地用在冶金、礦山、造紙、印刷、運輸等各個工業部門,特别是各種自動化系統中用來測量軋鋼機的軋制力、鋼帶的張力,卷揚機的定量自動提升、紙張的張力、吊車提物的自動稱重、配料鬥的稱重、金屬切削過程的切削力以及電梯安全保護等各方面。

磁電式傳感器

磁電式傳感器多用于測量速度、加速度、位移、振動、扭矩等參數。将被測的參數變換為感應電動勢的變換器稱為磁電式傳感器或感應傳感器。磁電式傳感器是以導線在磁場中運動産生感應電動勢為基礎的。根據電磁感應定律,具有W匝的線圈的感應電動勢e與穿過該線圈的磁通Φ的變化速度成正比例,即

若機械量直接控制傳感器線圈所交鍊的磁通的變化,則這種傳感器可以不經中間轉換元件,而将機械運動的速度直接轉換為與其成比例的電信号。

應    用

在環境監測中的應用

環境保護的前提是對各個環境參數(溫度、氣壓、大氣成份、噪聲。..。..。)的監測,這裡需要使用多種大量的傳感器。采用強磁緻伸縮非晶磁彈微型磁傳感器,可以同時測量真空或密閉空間的溫度和氣壓,而且不用接插件,可以遙測和遠距離訪問。在食品包裝、環境科學實驗等方面,應用前景廣闊。

在交通管制中的應用

交通事故和交通阻塞是城市中和城市間交通存在的一個大問題。國内外都在加強高速公路行車支持道路系統(AHS)、智能運輸系統(ITS)和道路交通信息系統(VICS)等的開發與建設。在這些新系統中,高靈敏度、高速響應微型磁傳感器大有用武之地。例如,用分辨率可達1nT的GMI和SI傳感器,可構成ITS傳感器(作高速路上的道路标志,測車輪角度,貨車近接距離),汽車通過記錄儀(測通行方向、速度、車身長度、車種識别),停車場成批車輛傳感器,加速度傳感器(測車輛通過時路橋的振動等)。

門磁傳感器在智能家居中的應用

在智能家居門禁系統中門磁開關的作用是負責門磁通電否,通電帶磁(閉門),斷電消磁(開門),門磁安裝于門與門套上,開關安裝于屋内,配合自動閉門器使用,一般可承受150公斤的拉力。有線門磁為嵌入式安裝更加隐蔽,感應門窗的開合,适用于木質或鋁合金門窗發出有線常閉/常開開關信号。門磁是用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。它由無線發射器和磁塊兩部分組成。門磁系統其實和床磁等原理相同。