亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        AMR磁傳感器橫軸效應(yīng)兩種補(bǔ)償方法的對比研究

        2015-01-13 04:32:27張志宏
        化工自動化及儀表 2015年5期
        關(guān)鍵詞:補(bǔ)償法橫軸磁化

        何 宏 馮 樂 張志宏,2

        (1.天津理工大學(xué)自動化學(xué)院天津市復(fù)雜系統(tǒng)控制理論及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300384;2.天津廣播電視臺傳輸發(fā)射部,天津 300072)

        現(xiàn)實(shí)生活中,針對車輛、飛機(jī)及行人等的定位都需要高精度的定位導(dǎo)航系統(tǒng)[1],為此需要將磁傳感器與其他技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)磁傳感器在時(shí)間變化時(shí)依然具有良好的靈敏度、線性度和穩(wěn)定性。常用的磁傳感器有兩種:各向異性磁阻(Anisotropy of Magnetoresistance,AMR)傳感器與特大磁電阻(Giant Magneto Resistive,GMR)傳感器。二者相比,GMR傳感器在靈敏度上稍具優(yōu)勢,但GMR傳感器具有高滯后性,而且在高強(qiáng)磁場中容易損壞??紤]到實(shí)時(shí)性和成本,具有靈敏度高、響應(yīng)速度快及成本低等優(yōu)勢的AMR傳感器更具推廣價(jià)值。

        AMR傳感器在垂直于其靈敏軸方向被施加一定的加速度或者傾斜一定的角度,即橫軸效應(yīng)[2],測量期間,如果周圍磁場發(fā)生改變,傳感器的測量結(jié)果就會產(chǎn)生橫軸誤差。在此,通過對橫軸效應(yīng)的理論分析和磁能相關(guān)公式的推導(dǎo),對AMR傳感器橫軸誤差的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償方法和非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償方法進(jìn)行對比。

        1 AMR傳感器的橫軸效應(yīng)①

        圖1 AMR傳感器磁化矢量與外磁場矢量的關(guān)系

        鐵磁層的磁場能量E可以表示為:

        E=1/2μ0MsHksin2φ-μ0Ms(Hysinφ+Hxcosφ)

        (1)

        磁性材料的各向異性能量取決于磁晶體內(nèi)部磁化矢量的方向,這種能量指的是磁晶體中不受外界影響而形成的那些磁化的能量,其中角度φ由最小磁能給出:

        (2)

        由式(1)、(2)可得:

        Hksinφcosφ=Hycosφ-Hxsinφ

        假設(shè)φ?1,則有sinφ≈φ、cosφ≈1,那么式(2)即變換為:

        (3)

        式(3)表明,如果外磁場應(yīng)用于傳感器的敏感軸方向Hy,磁化矢量會自動旋轉(zhuǎn),由于這種旋轉(zhuǎn),隨著角度的變化鎳鐵合金層的阻值也會隨之改變,如果外部領(lǐng)域在各向異性的方向上也有分量,這與式(1)中的靜磁能μ0MsHxcosφ相關(guān),它也會影響角度φ,因此測量結(jié)果是在變化的,這種現(xiàn)象被稱為橫軸效應(yīng),當(dāng)一個(gè)強(qiáng)磁場作用于正交敏感軸方向時(shí),就會變成重大問題。最后,阻值隨外部磁場變化而變化,即:

        (4)

        式中RH=0——無干擾區(qū)域的阻值;

        ΔR——最大阻值的變化量。

        應(yīng)用螺旋條紋狀結(jié)構(gòu),45°是為了傳感器輸出有更好的線性響應(yīng),經(jīng)常人為地增加角度,因此式(4)可變化為:

        (5)

        式(5)已經(jīng)被單一的鎳鐵導(dǎo)磁合金驗(yàn)證過了,用4個(gè)電阻組成一個(gè)惠斯通電橋,由恒定電流供電,得到一個(gè)輸出電壓:

        (6)

        此處,a是一個(gè)影響傳感器敏感度的參數(shù),且有:

        由于Hk?Hx、Hy,則式(5)可簡化為:

        (7)

        根據(jù)對AMR傳感器的原理和橫軸誤差的簡要闡述,下面將利用式(6)、(7),通過旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法和非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法分別推導(dǎo)補(bǔ)償值。

        2 地球磁場中的橫軸數(shù)值補(bǔ)償法

        筆者提出非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法和旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法兩種方法[4],由于參數(shù)a的未知性和不可測量性,此處采取實(shí)際值與理想值的比例形式消去參數(shù)a,從而得到一個(gè)簡單的公式,以便補(bǔ)償橫軸誤差。

        2.1 非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法

        為了補(bǔ)償傳感器橫軸的影響,此處將用到式(6)。先假設(shè):

        則式(6)變?yōu)椋?/p>

        即:

        (8)

        (9)

        應(yīng)該注意,a和Hk是常數(shù)。現(xiàn)在,提出一個(gè)沒有橫軸誤差的AMR傳感器,這種理想的AMR傳感器的輸出電壓是不依賴于正交場的(Hx=0)。因此,式(9)可變?yōu)椋?/p>

        (10)

        為了消除式(10)的敏感性,將式(9)與式(10)相除以消除參數(shù)a:

        即:

        2.2 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法

        旋轉(zhuǎn)法也稱為set/reset法,它對于改善AMR傳感器的性能有著較好的效果[5]。傳感器內(nèi)部的集成線圈被用于創(chuàng)造兩個(gè)連續(xù)不斷且方向相反的強(qiáng)磁場,這個(gè)磁場的產(chǎn)生是由于線圈中交替的正負(fù)脈沖電流,磁場內(nèi)的每個(gè)脈沖都被置于相反的磁場區(qū)域,這樣在這個(gè)區(qū)域內(nèi)均被相反的磁場磁化。當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法時(shí),輸出信號(VoutSR)是每個(gè)磁化方向磁場的平均值:

        根據(jù)式(7),考慮用Hk和-Hk分別對應(yīng)set和reset,則VoutSR也可以寫成:

        (11)

        在沒有正交場,傳感器線性測量時(shí)式(11)變?yōu)椋?/p>

        (12)

        利用式(11)、(12)之比的結(jié)果就可以得到補(bǔ)償值:

        (13)

        3 兩種方法的對比分析

        應(yīng)用HMC5883 ARM傳感器對同一位置的地磁場進(jìn)行測量。應(yīng)用非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法和旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法補(bǔ)償前后磁場的變化分別如圖2、3所示[6],可以清晰地看出,未經(jīng)補(bǔ)償?shù)拇艌鲎兓黠@,補(bǔ)償后的變化則顯著趨于平穩(wěn)。

        圖2 非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法補(bǔ)償前后磁場變化

        圖3 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法補(bǔ)償前后磁場變化

        表1給了出旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法和非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償前后對比的部分?jǐn)?shù)據(jù),可以清晰地看到旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法偏差約為0.002,而一般補(bǔ)償法約為0.004。很明顯,旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法的精度比非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法的精度提高了將近一倍。

        表1 兩種方法補(bǔ)償前后部分?jǐn)?shù)據(jù)的對比

        4 結(jié)束語

        由于受地球自轉(zhuǎn)等多種外部因素的干擾,三軸各向異性磁電阻(AMR)磁傳感器存在橫軸效應(yīng),導(dǎo)致測量結(jié)果也實(shí)時(shí)變化,這對磁阻傳感器的測量精度影響極大。為此,筆者對磁傳感器理論和橫軸誤差進(jìn)行了深入研究,通過理論分析與公式推導(dǎo),提出旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法和非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法兩種方法。然后將二者的補(bǔ)償后的橫軸偏差進(jìn)行對比分析后,得出旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法的精度比非旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償法的精度提高了近一倍的結(jié)論。

        [1] 張從力,蘇宏鋒.基于最優(yōu)路徑的無線語音泊車誘導(dǎo)系統(tǒng)研究[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2013,(2):61~67.

        [2] 王昕,王靜怡.隧道磁電阻技術(shù)在電力系統(tǒng)傳感測量中的應(yīng)用[J].科技傳播,2014,(7):196~197.

        [3] 石文敏,劉靜,鄭澤林.3.0% Si無取向硅鋼磁各向異性的研究[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012,(2):4~7.

        [4] Mohamadabadi K,Hillion M.An Automated Indoor Scalar Calibration Method for Three-Axis Vector Magnetometers[J].IEEE Sensors Journal,2014,14(9):3076~3083.

        [5] 呂海洋.基于GMR傳感器的無線車輛檢測系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].杭州:杭州電子科技大學(xué),2013.

        [6] Mohamadabadi K,Coillot C,Hillion M.New Compensation Method for Cross-Axis Effect for Three-Axis AMR Sensors[J].IEEE Sensors Journal,2013,13(4):1355~1362.

        猜你喜歡
        補(bǔ)償法橫軸磁化
        求解電場強(qiáng)度解析思維方法的特殊方法探究
        請您診斷
        東北豐磁化炭基復(fù)合肥
        雙色球磁化炭基復(fù)合肥
        基于MOCCII高頻補(bǔ)償法的二階電流模式濾波器
        請您診斷 病例126
        請您診斷
        補(bǔ)償雙安法測電阻
        青春歲月(2016年8期)2016-05-14 08:25:30
        基于磁化能量的鋰電池串模塊化均衡方法
        超強(qiáng)磁場下簡并電子氣體的磁化
        国产猛男猛女超爽免费视频| 久草久热这里只有精品| 亚洲精品天堂日本亚洲精品| 婷婷四虎东京热无码群交双飞视频| 日躁夜躁狠狠躁2001| 国产精品亚洲片夜色在线| 日韩精品一区二区三区免费观影| 国产视频自拍一区在线观看| 无码免费一区二区三区| 亚洲AV伊人久久综合密臀性色| 国产精品国产三级国产专区51区 | 中国老太老肥熟女视频| 蜜桃av人妻精品一区二区三区| 欧美牲交a欧美牲交aⅴ免费真| 欧美精品黄页在线观看视频| 男子把美女裙子脱了摸她内裤| 久久久精品人妻一区二区三区妖精 | 国产第19页精品| 国产极品美女到高潮视频| 亚洲av产在线精品亚洲第三站| 国产伦精品免编号公布| 欧美精品区| 丰满少妇又爽又紧又丰满动态视频| 蜜桃视频在线看一区二区三区| 国产欧美日韩综合精品二区| 中文字幕天天躁日日躁狠狠| 男女啪啪在线视频网站| 国产二级一片内射视频播放| 午夜探花在线观看| 91九色国产在线观看| 边添小泬边狠狠躁视频| 日韩精品无码一区二区中文字幕 | 风韵丰满熟妇啪啪区老熟熟女 | 中文字幕乱码熟妇五十中出| 女同亚洲女同精品| 加勒比久草免费在线观看| 国产精品久久久久久人妻无| 7777精品伊人久久久大香线蕉| 蜜桃视频中文在线观看| av在线免费观看网站免费| 看全色黄大色大片免费久久|