磁阻傳感器工作原理
 
各向異性磁阻（AMR）發(fā)生在鐵質(zhì)材料中，如圖4-1所示。當(dāng)施加的外磁場(chǎng)垂直于用鐵質(zhì)材料制成的薄板中的電流時(shí)，它本身的電阻值明顯有變化。磁阻傳感器感應(yīng)沿著空間一個(gè)方向的磁場(chǎng)，在此模式范圍內(nèi)，它們屬于霍爾效應(yīng)傳感器和SQUID（超導(dǎo)量子干涉裝置之間的傳感器）。SQUID可測(cè)量比1μOe還小幾個(gè)數(shù)量級(jí)的磁場(chǎng)。金屬管浮子流量計(jì)磁阻傳感器通常用于測(cè)量1μOe到10Oe的磁場(chǎng)。惠斯頓電橋是磁阻傳感器的基礎(chǔ)電氣元件。
 
圖4-1說(shuō)明了磁阻傳感器的工作原理和一個(gè)磁阻（MR）板對(duì)外部磁場(chǎng)的典型響應(yīng)。圖4-2所示為用四個(gè)磁控電阻器制成的惠斯頓電橋，帶有一個(gè)供電電壓bV，使電流通過(guò)電橋。如圖所示，施加一個(gè)偏磁場(chǎng)，使在所有電阻中的磁化強(qiáng)度和電流間有一個(gè)約45°的夾角。如果電阻器是同一種結(jié)構(gòu)，則所有四個(gè)電阻器的電阻是相同的，正交施加磁場(chǎng)h使兩個(gè)反向放置的電阻器因磁化而轉(zhuǎn)向電流，使電阻有一個(gè)增量?R。在剩下的兩個(gè)反向放置的電阻器中，由于磁化而轉(zhuǎn)離電流，導(dǎo)致電阻減少?R。
 
金屬管浮子流量計(jì)電橋輸出為VoutRR?Vb。作為施加磁場(chǎng)函數(shù)的電橋輸出out?V被稱為傳感器的傳遞函數(shù)。在線性區(qū)內(nèi)，輸出與施加的磁場(chǎng)成正比（b?V?shV）。靈敏度S和傳遞函數(shù)的線性范圍對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)是兩個(gè)重要特征。傳遞函數(shù)的線性范圍與靈敏度成反比。
磁阻傳感器是由長(zhǎng)條鐵磁薄膜（如透磁合金、鎳鐵合金）制成的。用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體技術(shù)將這些薄膜熔制在硅片上。板的厚度有幾百埃（150-500），寬度為幾十微米（10-50），長(zhǎng)度從幾百至幾千微米。
 
金屬管浮子流量計(jì)磁阻傳感器為異態(tài)檢測(cè)提供獨(dú)特的、高靈敏度的解決方案，可根據(jù)物體的磁性信號(hào)特征對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。這些特性可應(yīng)用于檢測(cè)如武器等的安全系統(tǒng)中，或用于在收費(fèi)公路上對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)。它特別適用于貨幣鑒別、跟蹤系統(tǒng)、虛擬設(shè)備、固態(tài)電子定向羅盤等，與磁鐵組合也可用于齒輪的傳感。磁阻傳感器可感應(yīng)出芯片平面內(nèi)沿一個(gè)方向的磁場(chǎng)，這使其可與能感應(yīng)沿芯片平面法向磁場(chǎng)的霍爾效應(yīng)裝置區(qū)別開(kāi)來(lái)。通過(guò)這種功能，設(shè)計(jì)者可以按照霍爾效應(yīng)傳感器無(wú)法使用的幾何構(gòu)型使用金屬管浮子流量計(jì)磁阻傳感器。
 
HMC1512是Honeywell公司生產(chǎn)的高分辨率、低功耗的磁阻傳感器，是由磁阻合金薄膜組成的惠斯頓電橋。可用于測(cè)量磁鐵的磁場(chǎng)角方向，其分辨率低于0.07°，角度范圍為-90°~+90°。使用其測(cè)量磁場(chǎng)方向與磁場(chǎng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)包括：對(duì)溫度不敏感，抗震性能良好，能承受磁場(chǎng)和傳感器間較大的變化。此傳感器在3V電壓供電下可擁有0~5MHz帶寬響應(yīng)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于80Oe時(shí)，其工作在飽和狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，磁阻傳感器只對(duì)磁場(chǎng)的方向敏感，即可以反映出磁場(chǎng)方向和傳感器的磁敏方向之間的角度。