黑龙江科学
第6卷2015年6月
HEILONGJIANG SCIENCE Vo1.6June 2015
巨磁阻抗传感器及其在汽车探测上的应用
张清,王江涛
(华东师范大学,上海200062)
摘要:随着现代生活中交通繁忙程度的不断增长,无论是出于安全上的考虑还是经济上的原因都要求优
化对交通的管理。而各种可以对车辆进行监控的传感器就是优化交通管理的基础。本文介绍了一种巨磁阻抗传感器,对该巨磁阻抗传感器的结构进行了描述并在实验室环境中对其性能进行了测量。在此基础上,应用该传感器对目标汽车进行了实际的测量,从而证明了该传感器能够在交通管理应用方面发挥出作用。
关键词:巨磁阻抗;交通信息系统;汽车;磁场传感器中图分类号:O482.5文献标志码:A 文章编号:1674-8646(2015)06-0020-03
GMI Sensor and its Application in Automobile Detection
ZHANG Qing, WANG Jiang-tao
(EastChina Normal University, Shanghai 200062, China)
Abstract:With the busy modern life traffic continuously growing, for economic and safty reasons optimizing the management of traffic is required. The vehicle can monitor various sensors is to optimize traffic management basis. This paper presents a GMI sensor, the structure GMI sensor are described in a lab environment were measured its performance. On this basis, the application of the sensor to the target car was actually measured, thus proving that the sensor can play a role in traffic management applications.
Key words:GMI; Traffic information systems; Automotive; Magnetic field sensor
随着技术的不断发展,基于磁阻效应(MR)和磁阻抗效应(MI)的磁场传感器在尺寸和功耗方面取得了长足的进步,和线圈传感器、磁通门或者霍尔传感器等相比,能够在满足高灵敏度的同时实现器件的小型化和较低的能量消耗。这类传感器在磁场变化的时候,其电阻或阻抗会发生极大的变化,已经在很多方面得到了大量的应用。诸如硬盘的读写和无损探伤等方面[1-4]。在室温的环境当中其灵敏度可以达到nT 的量级。
在中国,汽车的数量从1978年的120万辆猛增到2014年的1.5亿辆。而与此相对的,中国公路总里程从1978年的89万公里增加到2013年的424万公里。在这期间,汽车的保有数量增加到原来的近125倍,而公路总里程数只增加了不到5倍。为了缓解交通的压力就需要强化对道路交通的管理,也就是要对交通流量进行控制和引导。一切的交通控制方案都是建立在对实时交通数据的获取和分析的基础上的。有很多汽车探测技术被用来测量汽车的位置、数量和速度等信息,这些技术常常有一些不足之处,比如只能在天气和光线较好的环境下工作,或者有比较高昂的
收稿日期:2015-04-10
安装和维持成本等。所以我们的研发基于磁阻抗效应(MR)的探测器,以探测汽车的位置信息,从而构成更有效和安全的交通控制系统。
从本质上来说,巨磁阻抗效应(GMI)是一种铁磁性物质中的交流效应。当一种软磁性的材料被一个交流信号驱动的时候,我们会观察到其交流阻抗的巨大变化,当外界磁场发生变化的时候,其磁阻抗值是外加磁场的函数,所以我们可以利用这种现象来研发基于巨磁阻抗效应的磁性传感器来测量磁场。自1994年Mohri 等人研发基于GMI 效应的磁场传感器以来,各种非晶丝、薄膜或者粉末都被用来作为GMI 传感器的敏感元件,从那以后GMI 传感器就被应用到各种实用领域。
和传统磁性传感器相比,GMI 传感器在测量范围和响应速度上有很多优势。GMI 效应传感器的最高分辨率可以达到1.7×10-12T [5],这比磁通门传感器高了整整20倍,而其元件尺寸最小可以达到1mm,这只有磁通门传感器的1/20。时至今日,GMI 传感器有了广泛的实际应用,例如目标探测和过程管理、空间研究和太空应用、电子罗盘和汽车应用、高密度数据存
作者简介:张清(1982-),男,上海人,博士,工程师,从事磁性材料和传感器研究。
通讯作者:王江涛(1971-),男,浙江宁波人,硕士,高级工程师,从事嵌入式系统研究,e-mail:[email protected]。
储、交通控制、无损探伤和生物学探测。这些应用可以被归类为两种类型,就是线性应用和开关型应用,这些应用在我们的日常生活和生产中扮演了越来越重要的角色。1
传感器的结构和性能
按照驱动和信号拾取方式的不同,巨磁阻抗传感器可以有4种不同的构成形式。
在本文中,我们采用非对角方式来构成巨磁阻抗传感器。传感器的构成如图1所示,圆柱型的敏感元件由钴基材料构成,半径1.5mm,长5mm。在非对角方式下,驱动电流通过圆柱型材料本身,而传感器信号是从绕在材料外的线圈中取得的。
图1非对角GMI 传感器:驱动电流通过1和2,传感器信号从3和4
取得
Fig. 1Non-diagonal GMI sensors:driving a current through 1and
2, the sensor signals obtained from the 3and 4
下一步,一种基于这种GMI 模式的探测器被研发出来。探测器的照片和系统图如图2。既然GMI 敏感元件是工作在交流条件下,而其本身也不是一个纯电阻元件,所以首先要建立一个有较强驱动能力的驱动系统,驱动信号是一个正弦信号,其幅值和频率可以自由调节,以便探测器工作在最佳的工作状态。GMI 传感器的输出信号也是一个交流信号,当外磁场变化的时候,不但其幅值会发生变化,其相位也会发生变化。因此,一个相敏检波器被用来检测这些变化,最终探测器的输出信号是一个和外磁场成正比的直流信号。传感器的主要噪声源是白噪声,我们采用一个低通滤波器来过滤信号,滤波器的截止频率设定在45Hz,这样可以过滤市电带来的50Hz 干扰信号。
图2.探测器系统图
Figure 2. The detector system of FIG.
磁场探测器的性能可以在实验室环境下测试。在可以检测的多项参数当中,量程、灵敏度和分辨率是一个探测器比较重要的参数。经过测试探测器的满量
程是±80μT,灵敏度是3.9×104V/T,如图3所示。探测器的分辨率极限是和其噪声水平有关的重要参数,为了测试传感器的分辨率,传感器的探头被装到一个螺线管中,螺线管长10cm,直径1.5cm,电阻12Ω,将螺线管和10MΩ的电阻相连,使用(HP33120A)函数信号发生器产生一个10Hz 的信号通到螺线管中。探测器的输出信号连接到Stanford SR780双通道频谱仪中,一个典型的输出频谱信号如图4所示。在50Hz 的地方可以看到一个信号,这是市电造成的工频干扰。在10Hz 的地方可以看到一个显著的信号,该信号对应螺线管产生的磁场信号为0.1nT。对探测器的功耗进行测量,GMI 元件的功耗是10MW,整个系统的功耗是0.18W。
图3传感器信号对外磁场的响应
Fig.3The sensor signal in response to the external magnetic field
图4探测器输出信号的频谱图Fig. 4The spectrum detector output signal
2
汽车测量
在实验室中对探测器的性能进行测试后,使用该
探测器对汽车进行测量。主要的探测方案在本文中可以做如下概括:铁磁性的目标(如带铁磁性部件的汽车、飞机、火车等)周围产生了一个磁场分布,而该磁场分布对地磁场的分布产生了一个扰动的结果。对该扰动进行测量就可以对目标进行测量。探测器直接安放在地上,输出信号采用NI DAQpad-6015数据采集卡进行采集,然后送入到处理终端。一辆Opel Zafira MPV 作为我们的测量目标,传感器至汽车行进路线的垂直距离从0.5m 变化到2.5m。经过反复多次的测
量可以发现,Zafira 的磁场信号被很清楚的测到,无论传感器的敏感方向是垂直还是平行汽车行进的方向。在这种条件下,汽车的运动信号被捕捉到,说明在此范围内Zafira 可以被探测器探测到。典型的Zafira
(下转第29页)
的进一步改进。2
二级生长预测模型
许多环境因子会影响微生物的生长。环境因子包括内在的pH 值、水分活度等和外在的温度、气体成分和包装材料等。通常这种模型是Gompertz、Logistic 或者Richards 模型的变形,通过改变方程的参数来表达不同环境因素的影响。这类预测模型的建立通常使用SAS、SPSS 等统计软件,这些统计软件使模型的建立变得相对容易。2.1
阿伦尼乌斯模型
温度是影响微生物在食品中生长的重要环境因素之一。基于热力学因素,阿伦尼乌斯模型已经成功地描述许多与温度有关的化学反应,同样可以用来预测食品的货架期。细胞分裂的基因复制是一个化学过程,因此我们可以认为生长速率在某一温度范围遵循阿伦尼乌斯模型是符合逻辑的。2.2
Ratkowsky 方程
预测微生物学假设,各个环境因素对微生物影响是相对独立的,可以对模型中的环境因子进行插入和删除,通常是量化了一个或多个环境因子对微生物的影响。而现实的食品中这些环境因子是有交互作用的,因此预测模型不能总是很精确地预测食品中微生物的生长和死亡。如果要考虑多个因子之间的交互作用,这就需要新的建立模型的方法,例如响应面法和人工神经网络等方法。(上接第21页)
0.5m、1m、2.5m 运动信号图如图5所示。
2.3响应面法
现在较为流行的二级模型的建模方法是响应面
法。使用响应面法建立模型可以预测多种影响因素共同对微生物的抑制和灭活的影响。Cerf 等人研究了热灭活微生物时温度、pH 值和水分活度的交互影响,得出响应面法有优良的预测精度结论。Yu等人使用响应面法研究了食品中枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和单核增生李斯特菌等在超高压灭菌后残存状况,得到的结果经验证为可靠的。
参考文献:
[1]冯可,胡文忠,姜爱丽,等.预测微生物学在鲜切果蔬产品质量安全控制中
的应用[J]. 食品工业科技,2014,(10):49-52,56.
[2]崔慧玲,陈安均,罗婵,等.鲜切卷心菜中嗜麦芽窄食单胞菌的动力学预测
模型[J]. 食品工业科技,2014,(01):150-154,159.
[3]刘晓慧,熊蕊,贾月梅,等.金黄色葡萄球菌在菠菜中生长预测模型的建立
[J].食品安全质量检测学报,2014,5(5):1495-1500.
[4]陈睿,徐幸莲,周光宏.真空包装鸡肉早餐肠货架期预测模型的建立[J].
食品科学,2014,(06):209-213.
[5]张秋勤,徐幸莲.预测微生物学在禽肉质量安全控制中的应用[J]. 食品科
学,2010,(13):292-296.
[6]邵伟,仇敏,唐明,等.预测微生物学在冷鲜肉货架期预测中的应用[J]. 肉
类工业,2006,(11):25-26.
[7]郑风荣,陈皓文.2012年和2013年中国海洋微生物学成果分析[J]. 广西
科学院学报,2014,(02):134-142.
[8]黄潇,蔡颖慧.鱼糕中金黄色葡萄球菌生长预测模型的构建[J]. 食品科
技,2014,(07):322-326.
[9]邹宇,胡立明,胡文忠,等.单增李斯特菌在牛奶中生长曲线的拟合和预测
模型的建立[J]. 食品工业科技,2014,(11):69-73.
[10]U TIWARI, D WALSH, L RIVAS, etc. Duffy.Modelling the interaction of
storage temperature, pH, and water activity on the growth behaviour of Listeria monocytogenes in raw and pasteurised semi-soft rind washed milk cheese during storage following ripening [J].Food Control,2014,(42):248-256.
及相对较低的生产成本和维持成本。这种探测器的体积足够小,可以被安装在结构内部,从而避免天气、温度、地形的影响。使用这种探测器可以在其他方式不能使用的情况下测量汽车的运动,如果在一定距离内布置2个以上的探测器,那么不光位置,速度信息也可以被测量到,这种探测器可以应用在多种场合,如
图5Zafira 的运动信号Fig. 5Zafira motion signal
公路、停车场、铁路、机场等。
参考文献:
[1]G. BINASCH, P. GR?NBERG F. SAURENBACH, AND W. ZINN. Enhanced
magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange [J]. Phys. Rev. B, 1989,(39):4828-4830, 1989.
[2]M. N. BAIBICH, J. M. BROTO, A. FERT, et.al. Giant Magnetoresistance of
(001)Fe/(001)CrMagnetic Superlattices[J]. Phys. Rev. Lett,1988:(61):2472-2475.
[3]M. J. CARUSO, T. BRATLAND, C. H. SMITH, et al.AMR Magnetic Field
Sensor Sensors [J]. Sensors,1999,3(16):2145-2147.
[4]J. FRADEN.Handbook of modern sensors[M].New York:Springer-Verlag,
1996.
[5]S. YABUKAMI, H. MAWATARI, N. HORIKOSHI, et al.A design of highly
sensitive GMI sensor [J]. J Magn. Magn. Mater,2005,(290-291):1318-1321.
3结论
一种基于巨磁阻抗效应的传感器被设计和研制,
对其主要参数,如灵敏度、分辨率、量程进行了测量。利用这种传感器对运动中的汽车进行了测量,并得到了汽车的移动曲线。这种传感器有很高的灵敏度、较小的尺寸和很低的功耗,可以被应用在交通管理和其他的应用场合中。这种探测器的优点在于其是完全独立的(不需要在汽车上安装配合的装置)和其是完全被动式的(不主动发射任何信号而干扰到其他系统)
黑龙江科学
第6卷2015年6月
HEILONGJIANG SCIENCE Vo1.6June 2015
巨磁阻抗传感器及其在汽车探测上的应用
张清,王江涛
(华东师范大学,上海200062)
摘要:随着现代生活中交通繁忙程度的不断增长,无论是出于安全上的考虑还是经济上的原因都要求优
化对交通的管理。而各种可以对车辆进行监控的传感器就是优化交通管理的基础。本文介绍了一种巨磁阻抗传感器,对该巨磁阻抗传感器的结构进行了描述并在实验室环境中对其性能进行了测量。在此基础上,应用该传感器对目标汽车进行了实际的测量,从而证明了该传感器能够在交通管理应用方面发挥出作用。
关键词:巨磁阻抗;交通信息系统;汽车;磁场传感器中图分类号:O482.5文献标志码:A 文章编号:1674-8646(2015)06-0020-03
GMI Sensor and its Application in Automobile Detection
ZHANG Qing, WANG Jiang-tao
(EastChina Normal University, Shanghai 200062, China)
Abstract:With the busy modern life traffic continuously growing, for economic and safty reasons optimizing the management of traffic is required. The vehicle can monitor various sensors is to optimize traffic management basis. This paper presents a GMI sensor, the structure GMI sensor are described in a lab environment were measured its performance. On this basis, the application of the sensor to the target car was actually measured, thus proving that the sensor can play a role in traffic management applications.
Key words:GMI; Traffic information systems; Automotive; Magnetic field sensor
随着技术的不断发展,基于磁阻效应(MR)和磁阻抗效应(MI)的磁场传感器在尺寸和功耗方面取得了长足的进步,和线圈传感器、磁通门或者霍尔传感器等相比,能够在满足高灵敏度的同时实现器件的小型化和较低的能量消耗。这类传感器在磁场变化的时候,其电阻或阻抗会发生极大的变化,已经在很多方面得到了大量的应用。诸如硬盘的读写和无损探伤等方面[1-4]。在室温的环境当中其灵敏度可以达到nT 的量级。
在中国,汽车的数量从1978年的120万辆猛增到2014年的1.5亿辆。而与此相对的,中国公路总里程从1978年的89万公里增加到2013年的424万公里。在这期间,汽车的保有数量增加到原来的近125倍,而公路总里程数只增加了不到5倍。为了缓解交通的压力就需要强化对道路交通的管理,也就是要对交通流量进行控制和引导。一切的交通控制方案都是建立在对实时交通数据的获取和分析的基础上的。有很多汽车探测技术被用来测量汽车的位置、数量和速度等信息,这些技术常常有一些不足之处,比如只能在天气和光线较好的环境下工作,或者有比较高昂的
收稿日期:2015-04-10
安装和维持成本等。所以我们的研发基于磁阻抗效应(MR)的探测器,以探测汽车的位置信息,从而构成更有效和安全的交通控制系统。
从本质上来说,巨磁阻抗效应(GMI)是一种铁磁性物质中的交流效应。当一种软磁性的材料被一个交流信号驱动的时候,我们会观察到其交流阻抗的巨大变化,当外界磁场发生变化的时候,其磁阻抗值是外加磁场的函数,所以我们可以利用这种现象来研发基于巨磁阻抗效应的磁性传感器来测量磁场。自1994年Mohri 等人研发基于GMI 效应的磁场传感器以来,各种非晶丝、薄膜或者粉末都被用来作为GMI 传感器的敏感元件,从那以后GMI 传感器就被应用到各种实用领域。
和传统磁性传感器相比,GMI 传感器在测量范围和响应速度上有很多优势。GMI 效应传感器的最高分辨率可以达到1.7×10-12T [5],这比磁通门传感器高了整整20倍,而其元件尺寸最小可以达到1mm,这只有磁通门传感器的1/20。时至今日,GMI 传感器有了广泛的实际应用,例如目标探测和过程管理、空间研究和太空应用、电子罗盘和汽车应用、高密度数据存
作者简介:张清(1982-),男,上海人,博士,工程师,从事磁性材料和传感器研究。
通讯作者:王江涛(1971-),男,浙江宁波人,硕士,高级工程师,从事嵌入式系统研究,e-mail:[email protected]。
储、交通控制、无损探伤和生物学探测。这些应用可以被归类为两种类型,就是线性应用和开关型应用,这些应用在我们的日常生活和生产中扮演了越来越重要的角色。1
传感器的结构和性能
按照驱动和信号拾取方式的不同,巨磁阻抗传感器可以有4种不同的构成形式。
在本文中,我们采用非对角方式来构成巨磁阻抗传感器。传感器的构成如图1所示,圆柱型的敏感元件由钴基材料构成,半径1.5mm,长5mm。在非对角方式下,驱动电流通过圆柱型材料本身,而传感器信号是从绕在材料外的线圈中取得的。
图1非对角GMI 传感器:驱动电流通过1和2,传感器信号从3和4
取得
Fig. 1Non-diagonal GMI sensors:driving a current through 1and
2, the sensor signals obtained from the 3and 4
下一步,一种基于这种GMI 模式的探测器被研发出来。探测器的照片和系统图如图2。既然GMI 敏感元件是工作在交流条件下,而其本身也不是一个纯电阻元件,所以首先要建立一个有较强驱动能力的驱动系统,驱动信号是一个正弦信号,其幅值和频率可以自由调节,以便探测器工作在最佳的工作状态。GMI 传感器的输出信号也是一个交流信号,当外磁场变化的时候,不但其幅值会发生变化,其相位也会发生变化。因此,一个相敏检波器被用来检测这些变化,最终探测器的输出信号是一个和外磁场成正比的直流信号。传感器的主要噪声源是白噪声,我们采用一个低通滤波器来过滤信号,滤波器的截止频率设定在45Hz,这样可以过滤市电带来的50Hz 干扰信号。
图2.探测器系统图
Figure 2. The detector system of FIG.
磁场探测器的性能可以在实验室环境下测试。在可以检测的多项参数当中,量程、灵敏度和分辨率是一个探测器比较重要的参数。经过测试探测器的满量
程是±80μT,灵敏度是3.9×104V/T,如图3所示。探测器的分辨率极限是和其噪声水平有关的重要参数,为了测试传感器的分辨率,传感器的探头被装到一个螺线管中,螺线管长10cm,直径1.5cm,电阻12Ω,将螺线管和10MΩ的电阻相连,使用(HP33120A)函数信号发生器产生一个10Hz 的信号通到螺线管中。探测器的输出信号连接到Stanford SR780双通道频谱仪中,一个典型的输出频谱信号如图4所示。在50Hz 的地方可以看到一个信号,这是市电造成的工频干扰。在10Hz 的地方可以看到一个显著的信号,该信号对应螺线管产生的磁场信号为0.1nT。对探测器的功耗进行测量,GMI 元件的功耗是10MW,整个系统的功耗是0.18W。
图3传感器信号对外磁场的响应
Fig.3The sensor signal in response to the external magnetic field
图4探测器输出信号的频谱图Fig. 4The spectrum detector output signal
2
汽车测量
在实验室中对探测器的性能进行测试后,使用该
探测器对汽车进行测量。主要的探测方案在本文中可以做如下概括:铁磁性的目标(如带铁磁性部件的汽车、飞机、火车等)周围产生了一个磁场分布,而该磁场分布对地磁场的分布产生了一个扰动的结果。对该扰动进行测量就可以对目标进行测量。探测器直接安放在地上,输出信号采用NI DAQpad-6015数据采集卡进行采集,然后送入到处理终端。一辆Opel Zafira MPV 作为我们的测量目标,传感器至汽车行进路线的垂直距离从0.5m 变化到2.5m。经过反复多次的测
量可以发现,Zafira 的磁场信号被很清楚的测到,无论传感器的敏感方向是垂直还是平行汽车行进的方向。在这种条件下,汽车的运动信号被捕捉到,说明在此范围内Zafira 可以被探测器探测到。典型的Zafira
(下转第29页)
的进一步改进。2
二级生长预测模型
许多环境因子会影响微生物的生长。环境因子包括内在的pH 值、水分活度等和外在的温度、气体成分和包装材料等。通常这种模型是Gompertz、Logistic 或者Richards 模型的变形,通过改变方程的参数来表达不同环境因素的影响。这类预测模型的建立通常使用SAS、SPSS 等统计软件,这些统计软件使模型的建立变得相对容易。2.1
阿伦尼乌斯模型
温度是影响微生物在食品中生长的重要环境因素之一。基于热力学因素,阿伦尼乌斯模型已经成功地描述许多与温度有关的化学反应,同样可以用来预测食品的货架期。细胞分裂的基因复制是一个化学过程,因此我们可以认为生长速率在某一温度范围遵循阿伦尼乌斯模型是符合逻辑的。2.2
Ratkowsky 方程
预测微生物学假设,各个环境因素对微生物影响是相对独立的,可以对模型中的环境因子进行插入和删除,通常是量化了一个或多个环境因子对微生物的影响。而现实的食品中这些环境因子是有交互作用的,因此预测模型不能总是很精确地预测食品中微生物的生长和死亡。如果要考虑多个因子之间的交互作用,这就需要新的建立模型的方法,例如响应面法和人工神经网络等方法。(上接第21页)
0.5m、1m、2.5m 运动信号图如图5所示。
2.3响应面法
现在较为流行的二级模型的建模方法是响应面
法。使用响应面法建立模型可以预测多种影响因素共同对微生物的抑制和灭活的影响。Cerf 等人研究了热灭活微生物时温度、pH 值和水分活度的交互影响,得出响应面法有优良的预测精度结论。Yu等人使用响应面法研究了食品中枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和单核增生李斯特菌等在超高压灭菌后残存状况,得到的结果经验证为可靠的。
参考文献:
[1]冯可,胡文忠,姜爱丽,等.预测微生物学在鲜切果蔬产品质量安全控制中
的应用[J]. 食品工业科技,2014,(10):49-52,56.
[2]崔慧玲,陈安均,罗婵,等.鲜切卷心菜中嗜麦芽窄食单胞菌的动力学预测
模型[J]. 食品工业科技,2014,(01):150-154,159.
[3]刘晓慧,熊蕊,贾月梅,等.金黄色葡萄球菌在菠菜中生长预测模型的建立
[J].食品安全质量检测学报,2014,5(5):1495-1500.
[4]陈睿,徐幸莲,周光宏.真空包装鸡肉早餐肠货架期预测模型的建立[J].
食品科学,2014,(06):209-213.
[5]张秋勤,徐幸莲.预测微生物学在禽肉质量安全控制中的应用[J]. 食品科
学,2010,(13):292-296.
[6]邵伟,仇敏,唐明,等.预测微生物学在冷鲜肉货架期预测中的应用[J]. 肉
类工业,2006,(11):25-26.
[7]郑风荣,陈皓文.2012年和2013年中国海洋微生物学成果分析[J]. 广西
科学院学报,2014,(02):134-142.
[8]黄潇,蔡颖慧.鱼糕中金黄色葡萄球菌生长预测模型的构建[J]. 食品科
技,2014,(07):322-326.
[9]邹宇,胡立明,胡文忠,等.单增李斯特菌在牛奶中生长曲线的拟合和预测
模型的建立[J]. 食品工业科技,2014,(11):69-73.
[10]U TIWARI, D WALSH, L RIVAS, etc. Duffy.Modelling the interaction of
storage temperature, pH, and water activity on the growth behaviour of Listeria monocytogenes in raw and pasteurised semi-soft rind washed milk cheese during storage following ripening [J].Food Control,2014,(42):248-256.
及相对较低的生产成本和维持成本。这种探测器的体积足够小,可以被安装在结构内部,从而避免天气、温度、地形的影响。使用这种探测器可以在其他方式不能使用的情况下测量汽车的运动,如果在一定距离内布置2个以上的探测器,那么不光位置,速度信息也可以被测量到,这种探测器可以应用在多种场合,如
图5Zafira 的运动信号Fig. 5Zafira motion signal
公路、停车场、铁路、机场等。
参考文献:
[1]G. BINASCH, P. GR?NBERG F. SAURENBACH, AND W. ZINN. Enhanced
magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange [J]. Phys. Rev. B, 1989,(39):4828-4830, 1989.
[2]M. N. BAIBICH, J. M. BROTO, A. FERT, et.al. Giant Magnetoresistance of
(001)Fe/(001)CrMagnetic Superlattices[J]. Phys. Rev. Lett,1988:(61):2472-2475.
[3]M. J. CARUSO, T. BRATLAND, C. H. SMITH, et al.AMR Magnetic Field
Sensor Sensors [J]. Sensors,1999,3(16):2145-2147.
[4]J. FRADEN.Handbook of modern sensors[M].New York:Springer-Verlag,
1996.
[5]S. YABUKAMI, H. MAWATARI, N. HORIKOSHI, et al.A design of highly
sensitive GMI sensor [J]. J Magn. Magn. Mater,2005,(290-291):1318-1321.
3结论
一种基于巨磁阻抗效应的传感器被设计和研制,
对其主要参数,如灵敏度、分辨率、量程进行了测量。利用这种传感器对运动中的汽车进行了测量,并得到了汽车的移动曲线。这种传感器有很高的灵敏度、较小的尺寸和很低的功耗,可以被应用在交通管理和其他的应用场合中。这种探测器的优点在于其是完全独立的(不需要在汽车上安装配合的装置)和其是完全被动式的(不主动发射任何信号而干扰到其他系统)