关于丹麦Brüel&Kjær磁传感器的应用介绍
MM-0002 DISCONTINUED: 磁传感器 设计用于振动速度测量或电磁振动激振器
应用与市场 磁传感器的应用十分广泛，已在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生等领域都发挥着重要作用，成为现代传感器产业的一个主要分支。在传统产业应用和改造、资源探查及综合利用、环境保护、生物工程、交通智能化管制等各个方面，它们发挥着愈来愈重要的作用。下面就一些重要方面的应用作一论述。 丹麦Brüel&Kjær磁传感器的产业应用 磁传感器已经在许多领域获得了产业性的应用，每年所需用的磁传感器的总数量以数十亿计。 1.1 电机工业 无刷电动机具有体积小、重量轻、效率高、调速方便、维护少、寿命长、不产生电磁干扰等一系列优点，年需求量数以亿计。 在无刷电动机中，用磁传感器来作转子磁极位置传感和定子电枢电流换向器。许多磁传感器，霍尔器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但大量使用的，主要是霍尔器件。 电机的转速检测和控制使用了的旋转编码器，过去多用光编码器。磁编码器的使用显示出越来越多的优点，正在逐渐取代光学器件。使用磁传感器还可以对电机进行过载保护(主要用霍尔电流传感器)及转矩检测。 1.2 电力电子技术 电力电子表技术是电力技术和电子技术的结合，可实现交直流电流的相互变换，并可在所需的范围内实现电流、电压和频率的自由调节。采用这些技术和产品，可做成各种特殊电源(如UPS、高频电源、开关电源、弧焊机逆变电源等)和交流变频器等产品(交流变频器用于电机调速，节能效果好)。这些变流装置的核心，是大功率半导体器件。以磁传感器为基础的各种电流传感器被用来监测、控制和保护这些大功率器件。霍尔电流传感器响应速度快，且依靠磁场和被控电路耦合，不接入主电路，因而功耗低，抗过载能力强，线性好，可靠性高，既可作为大功率器件的过流保护驱动器，又可作为反馈器件，成为自控环路的一个控制环节。使用变流技术可以大量节能，国外使用的电能95%是经过变换来的，国内变流技术虽已受到高度重视，但仅有5%的电能经过这种变换，可见具有巨大的应用前景。其中，可能吸纳大量的电流传感器，是磁传感器的又一巨大的产业性应用领域。 1.3 能源管理 电网的自动检测系统需采集大量的数据，经计算机处理之后，对电网的运行状况实施监控，并进行负载的分配调节和安全保护。自动监控系统的各个控制环节，都可用以磁传感器为基础的电流传感器、互感器等来实现。霍尔电流传感器已逐步在电网系统中得到应用。用霍尔器件作成的电度表已从研制逐步转向实用化，它们可自动计费并可显示功率因数，以便随时进行调整，保证高效用电。 1.4 计算机技术与信息读写磁头 磁信息记录装置除磁带、磁盘等之外，还有磁卡、磁墨水记录帐册、钞*的磁记录等，对磁信息存储和读出传感器有巨大需求。感应磁头，薄膜磁阻磁头，非晶磁头等都获得了大量的使用。随着记录密度的提高，例如高到100G字节，需要更高灵敏度和空间分辨力的磁头。以多层金属薄膜为基础的巨磁阻磁头、用非晶合金丝制作的非晶合金磁头、巨磁阻抗磁头等正展开激烈的竞争。 1.5 汽车工业 在汽车中，使用大量的电机(高级汽车每辆约需40～60台电机，一般汽车中也有15台，这些电机呈现出无刷化趋势)，其中使用磁传感器的数量之大，不言而喻;另一个大量使用磁传感器的是汽车的ABS系统(防抱制动系统)，平均每台汽车要使用4～6只速度传感器，使用的主要是感应式速度传感器。正在逐步推广的新型的霍尔齿轮传感器，以及威氏器件、非晶器件、磁阻器件等即将进入这一领域。 另外是汽车发动机系统点火定时用的速度传感器及点火器。这些方面也主要使用感应传感器。霍尔齿轮传感器和霍尔片开关已经在一些车型中使用。据霍尼威尔公司报导，截止1996年6月，他们已向汽车工业供应了8000万只霍尔翼片开关和300万只霍尔齿轮速度传感器。据预测，未来在一辆汽车中，将采用30多只象霍尔传感器那样的磁传感器。 还有在工业自动控制、机器人、办公自动化、家用电器及各种安全系统等领域，除大量使用无刷直流电机，交流变频器等之外，在电冰箱、空调器、电饭煲等装置中，使用了大量的磁性温度控制器，上世纪80年代中期已经超过数亿只。 在传统产业改造中的应用及市场 据报道，1995年仅工业过程控制传感器的*市场已达到260亿美元;2001年计算机HDD用SV-GMR磁头的市场超过了4000亿日元(约合34亿美元)。若采用新型微型磁传感器，既使操作更简便，又提高了可靠性，增长了器件寿命，降低了成本。 使用新型磁传感器可以显着提高测量和控制精度，如使用GMI(巨磁阻抗)磁场传感器，检测分辨率和常用磁通门磁强计一样，而响应速度却快了一倍，消耗功率仅为后者的1%;若用霍尔器件，其分辨率仅4A/m，而所需外场比前者高300余倍;在应力检测中，SI 传感器的灵敏度是常用电阻丝的2000倍高，是半导体应变规的20～40倍。工业机床的油压或气压汽缸活塞位置检测，广泛采用套在活塞杆上的永磁环和AMR元件组成的磁传感器，检测精度达0.1mm，检测速度可在0～500mm/s内以高低速度变换;改用GMI或SV-GMR传感器后，测量精度至少可以提高1个数量级。在机床数控化时代，数字磁尺帮助设计师们实现了闭环控制。使用绝对信号输出的磁尺，则不受噪声、电源电压波动等干扰，也不必原点复位。使用工作状态磁敏开关，还可以完成手动与数控之间的转换。 旋转磁编码器在旋转量的检测控制中起关键作用，它在数控机床、机器人、工厂自动化设备的位置检测、传输速度控制，磁盘、打印机之类的自动化设备通讯设备的旋转量检测中都是不*缺*的重要部件。其检测对象是光磁图形，不受油雾粉尘的影响，因此比目前优良的光编码器的可靠性高寿命长，尤其适合于自动焊接、油漆机器人和与钢铁有关的位置检测以及各种金属、木材、塑料等加工行业的应用。而仍大量使用光编码器，由于这种器件易受粉尘、油污和烟雾的影响，用在自动焊接、油漆机器人、纺织和钢铁、木料、塑料等的加工中，可靠性极差。应用AMR、GMR 、GMI敏感元件构成的旋转磁编码器，就不存在上述缺点，因此，它们的市场需求年增长率在30%以上。在家用电器和节能产品中也也有其广泛的应用潜力，在节能环保产品中也大有用武之地。若使用微型磁编码器和控制微机一体化，更有利于简化控制系统结构，减少元件数和占空体积，这在精密制造和加工业中意义十分重大。 在环境监测中的应用 环境保护的前提是对各个环境参数(温度、气压、大气成份、噪声.......)的监测，这里需要使用多种大量的传感器。采用强磁致伸缩非晶磁弹微型磁传感器，可以同时测量真空或密闭空间的温度和气压，而且不用接插件，可以遥测和远距离访问。在食品包装、环境科学实验等方面，应用前景广阔。 在交通管制中的应用 交通事故和交通阻塞是城市中和城市间交通存在的一个大问题。国内外都在加强高速公路行车支持道路系统(AHS)、智能运输系统(ITS)和道路交通信息系统(VICS)等的开发与建设。在这些新系统中，高灵敏度、高速响应微型磁传感器大有用武之地。例如，用分辨率可达1nT的GMI和SI传感器，可构成ITS传感器(作高速路上的道路标志，测车轮角度，货车近接距离)，汽车通过记录仪(测通行方向、速度、车身长度、车种识别)，停车场成批车辆传感器，加速度传感器(测车辆通过时路桥的振动等)。 磁传感器在电子罗盘中的应用 几个世纪以来，人们在导航中一直使用磁罗盘。有资料显示早在二千多年前中国人就开始使用天然磁石-一种磁铁矿来指示水平方向。电子罗盘(数字罗盘，电子指南针，数字指南针)是测量方位角(航向角)比较经济的一种电子仪器。如今电子指南针广泛应用于汽车和手持电子罗盘，手表，手机，对讲机，雷达探测器，望远镜，探星仪，穆斯林麦加探测器(穆斯林钟)，手持 GPS 系统，寻路器，导航( 航位推测 )，位置/方位系统，安全/定位设备，汽车、航海和航空的高性能导航设备，电子游戏机设备等需要方向或姿态显示的设备。 地球本身是一个大磁铁，地球表面的磁场大约为0.5Oe，地磁场平行地球表面并始终指向北方。利用GMR薄膜可做成用来探测地磁场的传感器。图5显示这种传感器的具体工作原理。我们可以制出能够探测磁场X和Y方向分量的集成GMR传感器。此传感器可作为罗盘并应用在各种交通工具上作为导航装置。美国的NVE公司已经把GMR传感器用在车辆的交通控制系统上。例如，放置在高速公路边的GMR传感器可以计算和区别通过传感器的车辆。如果同时分开放置两个GMR传感器，还可以探测出通过车辆的速度和车辆的长度，当然GMR也可用在公路的收费亭，从而实现收费的自动控制。另外高灵敏度和低磁场的传感器可以用在航空、航天及卫星通信技术上。大家知道，在军事工业中随着吸波技术的发展，军事物件可以通过覆盖一层吸波材料而隐蔽，但是它们无论如何都会产生磁场，因此通过GMR磁场传感器可以把隐蔽的物体找出来。当然，GMR磁场传感器可以应用在卫星上，用来探测地球表面上的物体和底下的矿藏分布。 门磁传感器在智能家居中的应用 在智能家居门禁系统中门磁开关的作用是负责门磁通电否，通电带磁(闭门)，断电消磁(开门)，门磁安装于门与门套上，开关安装于屋内，配合自动闭门器使用，一般可承受150公斤的拉力。 有线门磁为嵌入式安装更加隐蔽，感应门窗的开合，适用于木质或铝合金门窗发出有线常闭/常开开关信号。门磁是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。门磁系统其实和床磁等原理相同。 
丹麦Brüel&Kjær磁传感器MM-0002是一种可变磁阻装置，可用于振动速度测量或电磁振动激振器。移动部件可以是测试结构本身，要求它是铁磁性的，或者是提供一个高磁导率盘，粘合到电磁体对面的振动结构上。使用情景 无接触速度检测或激励 不需要绝对值的振动测量 计数机械事件，或配合电子计数器测量事件之间的时间 触发频闪仪，示波器，跟踪滤波器等
转载请注明文章出处：http://www.wister18.com |
