1.概述

磁場(chǎng)測(cè)量在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，在磁場(chǎng)的脈沖量，開關(guān)量以及線性量的測(cè)量中，使用最為廣泛的是霍爾傳感器，由于其較低的品種繁多的產(chǎn)品以及較低的成本，使得霍爾傳感器在磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域具有較高的地位。隨著巨磁電阻(GMR)傳感器的成功研制，其優(yōu)越的性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注，使得GMR傳感器在傳統(tǒng)的磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。

在磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域，線性量的測(cè)量對(duì)磁傳感器性能具有比較高的要求。磁傳感器的測(cè)量范圍，響應(yīng)頻率，靈敏度以及溫度適應(yīng)性等一系列性能指標(biāo)都對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量具有較大的影響。

相比其他磁傳感器，GMR傳感器具有較寬的磁場(chǎng)測(cè)量范圍，較高的響應(yīng)頻率和靈敏度以及較強(qiáng)的溫度適應(yīng)性，在磁場(chǎng)線性測(cè)量領(lǐng)域具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。本文將以東方微磁公司生產(chǎn)的VA系列巨磁電阻磁傳感器為例，介紹其特性、測(cè)試及相關(guān)應(yīng)用。

2.GMR傳感器的結(jié)構(gòu)

2.1 傳感器結(jié)構(gòu)

VA系列巨磁電阻磁傳感器采用惠斯通橋式結(jié)構(gòu)，如圖1所示的。圖中，R1和R3是兩個(gè)阻值一樣的電阻，可隨外界磁場(chǎng)的變化輸出一個(gè)差分電壓信號(hào)，R2和R4由于屏蔽層的作用不感應(yīng)外界磁場(chǎng)的變化。

圖1中的R2和R4上的陰影部分是傳感器的合金屏蔽層，它有兩個(gè)作用：一是屏蔽外磁場(chǎng)對(duì)電阻R2和R4的影響，使其不能感應(yīng)待測(cè)場(chǎng)的變化;二是作為一個(gè)磁通聚集器，將待測(cè)場(chǎng)聚集在R1和R3周圍，使傳感器輸出幅值增大，提高傳感器的靈敏度。

3.GMR傳感器的性能測(cè)試及應(yīng)用測(cè)試

3.1 GMR傳感器的輸出性能測(cè)試

用于線性磁場(chǎng)測(cè)量的GMR傳感器應(yīng)具有良好的線性度，可測(cè)量正反兩個(gè)方向的磁場(chǎng)，因此，在測(cè)試芯片的選擇上可選擇雙極性的GMR傳感器直接進(jìn)行測(cè)試或選擇單極性的GMR傳感器對(duì)其進(jìn)行偏置處理，將其零點(diǎn)抬高。

圖2是GMR傳感器在磁場(chǎng)從負(fù)到正再回到起點(diǎn)的GMR傳感器輸出曲線，反應(yīng)GMR傳感器的線性特性，有圖可知，GMR傳感器線性性能較好，磁滯小，正向和反向重合性較好，總體來(lái)說(shuō)該型號(hào)的GMR傳感器芯片靜態(tài)性能良好。

3.2 GMR傳感器溫度漂移性能

將GMR芯片放入高低溫?zé)o磁溫度箱中，每隔10℃記錄一次數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)傳感器從-40℃~+125℃隨溫度變化的漂移性，具體如圖3所示，芯片在整個(gè)溫度范圍內(nèi)輸出變化9.075mv,溫度系數(shù)為0.055mV/℃，可見GMR傳感器芯片的溫度性能比較優(yōu)越。