磁通门技术及发展趋势磁通门传感器原理

  智能手机普遍有指南针软件，也叫电子指南针或电子罗盘，一般用磁阻传感器和磁通门加工而成。下面由贤集网小编介绍磁通门技术及发展趋势与磁通门传感器原理。

  20世纪30年代初，出现了磁通门技术，它可以测定恒定和低频弱磁场，其基础原理是利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料磁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场而变的偶次谐波分量的电势特性，通过高性能的磁通门调理电路测量偶次谐波分量，从而测得环境磁场的大小。

  磁通门传感器是利用磁探头在被测磁场中会发生饱和这个机理，以及磁补偿原理和磁路定律，通过合理设计和选材，并辅以电子电路来控制，实现对微弱磁场的测量，进而利用电压电流和磁场的关系实现对电量的测量。相比原有的开环原理和闭环原理电流传感器，磁通门传感器具有线性度高，温度特性好，测量范围宽，工作稳定可靠，很适合在运动系统中使用等特性。

  磁通门传感器能实现电感式传感器不能测量的直流或复杂波形的电量测量，可以比霍尔传感器有更好的温度稳定性;更宽的测量范围。

  磁通门传感器具有分辨力高、量测弱磁场范围宽、可靠、能够直接量测磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。一种磁通门传感器和利用磁通门传感器作为地磁量测部件的磁方位传感器，包括两个相互正交放置的具有环形磁芯和矩形印制板的探头、两块传感器电路板，支撑管及紧固件，输入输出接插件，经过支撑管及紧固件在两块传感器电路板之间平行安装一探头，经过锡焊办法将两块传感器电路板一端垂直焊接在另一探头印制板上，两块传感器电路板另一端经过焊接单排插针的办法连接。磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来量测弱磁场的一种传感器。本实用新型去掉了专用于安装探头的结构架，传感器电路板与探头印制板互为支撑件，结构紧密相连、连接可靠、体积小、重量轻、安装和使用起来更便捷，非常适合于对传感器性能和体积及重量均有较高要求的场合。

  磁通门传感器诞生于20世纪30年代，是为客服电磁感应线圈无法测量直流磁场而衍生发展出的一种分量式磁传感器， 它利用外磁场影响磁芯磁化的原理来实现磁场测量， 结构上主要由磁芯、激励线圈及探测线圈组成，而决定探测能力的关键是磁芯。当激励线圈产生的高频磁场反复磁化磁芯时， 探测线圈能够感应到一个畸变电压信号，外磁场变化时，该信号也会随之变化，根据畸变信号偶次分量的变化即可探知被测磁场。通过提升磁芯的软磁性能，可使磁通门传感器的分辨力达到pT级水平。

  随着微纳技术的发展进步，微型磁通门的概念慢慢的出现，人们期望通过微纳加工技术减小高性能磁通门传感器的体积和功耗。但大量研究表明：随着微型磁通门传感器体积的减小，它的灵敏度和分辨力都会迅速下降。根本原因是： 微型磁通门传感器的线圈和磁芯一般都是薄膜形态，热噪声水平明显高于通常的线圈和磁芯。

  近年来，A. Baschirotto等对微型磁通门传感器开展了系统的研究，从PCB磁通门到基于CMOS工艺的IC磁通门都具备极高的水平，分辨力约为几nT/sqr（Hz）（@1Hz），相比传统磁通门传感器尚有很大的差距。所以，通过改进设计和制备工艺降低微型磁通门传感器的噪声水平虽是大势所趋，但面临的挑战不小。

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