磁傳感器是把磁場(chǎng)、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以這種方式來(lái)檢測(cè)相應(yīng)物理量的器件。

其被廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品中以感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)測(cè)量電流、位置、方向等物理參數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，有許多不同類型的傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)和其他參數(shù)。

  

（1）霍爾電流傳感器

霍爾效應(yīng)（Hall effect）是指當(dāng)固體導(dǎo)體（或者半導(dǎo)體）放置在一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)，且有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊，繼而產(chǎn)生電壓（霍爾電壓）的現(xiàn)象。

式中nq為電荷密度，d為導(dǎo)體的厚度。

Hall器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流，當(dāng)有一磁場(chǎng)B穿過(guò)該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)。??

通過(guò)測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過(guò)了電－磁－電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。

霍爾電流傳感器基本原理圖

（2）磁通門電流傳感器

磁通門電流傳感器具有超高的測(cè)量精度和良好的溫度穩(wěn)定性。但是其容易受到激勵(lì)源帶來(lái)的外界磁場(chǎng)的干擾。Guillermo等人采用激勵(lì)繞組差分的形式，從而減小激勵(lì)源帶來(lái)的外界磁場(chǎng)的干擾。由于變壓器效應(yīng)，高頻激勵(lì)源會(huì)耦合到反饋繞組中對(duì)傳感器產(chǎn)生噪聲干擾。為了降低內(nèi)外部磁場(chǎng)造成的干擾，傳感器可以使用額外的磁芯和額外的線圈。

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磁通門傳感器基本原理

基本磁通門傳感器，信號(hào)線圈在 P 端輸出的電壓信號(hào)如下：

  

（3）巨磁阻傳感器

基于巨磁阻效應(yīng)的傳感器其感應(yīng)材料主要有三層：即參考層（Reference Layer或Pinned Layer），普通層（Normal Layer）和自由層（Free Layer）。

GMR傳感器基于巨磁電阻效應(yīng)，即在外磁場(chǎng)的作用下傳感器電阻會(huì)發(fā)生的變化。當(dāng)磁場(chǎng)正向?yàn)榱銜r(shí)，磁阻材料的電阻最大；在磁場(chǎng)正向或負(fù)向增大時(shí)，磁阻材料的電阻都減小。

從巨磁電阻GMR被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，各應(yīng)用已處于開(kāi)發(fā)及實(shí)用化階段，其首先在硬盤磁頭上成功實(shí)現(xiàn)商品化，除直接測(cè)量磁場(chǎng)外，在電流、位移、線速度和加速度等物理量的測(cè)量也得到應(yīng)用。

巨磁阻傳感器結(jié)構(gòu)

巨磁阻電流傳感器具有廣闊的應(yīng)用前景。其與傳統(tǒng)電磁式電流互感器相比，能夠測(cè)量直流到高頻(MHz量級(jí))的電流信號(hào)，尤其是它能夠測(cè)量直流電流，這對(duì)于直流輸電系統(tǒng)中換流站中直流的監(jiān)測(cè)極為有利。

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