巨磁电阻传感器在磁场线性测量领域中的应用

　　对巨磁电阻传感器进行了研究，介绍了巨磁电阻传感器的结构和屏蔽作用，选取电流检测作为巨磁电阻传感器在线性磁场测量的代表，通过对巨磁电阻传感器测试和电流检测的测试，分析了巨磁电阻传感器在磁场线性测量方面的性能优越性，给出了巨磁电阻传感器在磁场线性测量方面的一些注意事项。

　　1.概述

　　磁场测量在工业领域具有广泛的应用，在磁场的脉冲量，开关量以及线性量的测量中，使用最为广泛的是霍尔传感器，由于其较低的品种繁多的产品以及较低的成本，使得霍尔传感器在磁场测量领域具有较高的地位。随着巨磁电阻（GMR）传感器的成功研制，其优越的性能越来越受到人们的关注，使得GMR传感器在传统的磁场测量领域占据了一席之地。

　　在磁场测量领域，线性量的测量对磁传感器性能具有比较高的要求。磁传感器的测量范围，响应频率，灵敏度以及温度适应性等一系列性能指标都对磁场的测量具有较大的影响。

　　相比其他磁传感器，GMR传感器具有较宽的磁场测量范围，较高的响应频率和灵敏度以及较强的温度适应性，在磁场线性测量领域具有较为明显的优势。本文将以东方微磁公司生产的VA系列巨磁电阻磁传感器为例，介绍其特性、测试及相关应用。

　　2.GMR传感器的结构

　　2.1 传感器结构

　　VA系列巨磁电阻磁传感器采用惠斯通桥式结构，如图1所示的。图中，R1和R3是两个阻值一样的电阻，可随外界磁场的变化输出一个差分电压信号，R2和R4由于屏蔽层的作用不感应外界磁场的变化。

　　图1中的R2和R4上的阴影部分是传感器的合金屏蔽层，它有两个作用：一是屏蔽外磁场对电阻R2和R4的影响，使其不能感应待测场的变化；二是作为一个磁通聚集器，将待测场聚集在R1和R3周围，使传感器输出幅值增大，提高传感器的灵敏度。

　　3.GMR传感器的性能测试及应用测试

　　3.1 GMR传感器的输出性能测试

　　用于线性磁场测量的GMR传感器应具有良好的线性度，可测量正反两个方向的磁场，因此，在测试芯片的选择上可选择双极性的GMR传感器直接进行测试或选择单极性的GMR传感器对其进行偏置处理，将其零点抬高。

　　图2是GMR传感器在磁场从负到正再回到起点的GMR传感器输出曲线，反应GMR传感器的线性特性，有图可知，GMR传感器线性性能较好，磁滞小，正向和反向重合性较好，总体来说该型号的GMR传感器芯片静态性能良好。

　　3.2 GMR传感器温度漂移性能

　　将GMR芯片放入高低温无磁温度箱中，每隔10℃记录一次数据，监测传感器从-40℃~+125℃随温度变化的漂移性，具体如图3所示，芯片在整个温度范围内输出变化9.075mv，温度系数为0.055mV/℃，可见GMR传感器芯片的温度性能比较优越。