KMT36H磁传感器的基础知识

大家好，我是【广州工控传感★科技】KMT36H磁阻传感器事业部，张工。

KMT36H磁传感器监控温度、压力、张力或流量等属性的传感器会提供与所需参数直接相关的输出信号。另一方面，KMT36H磁传感器不同于大多数的这类检测器，因为磁传感器通常不是直接测量相关的物理属性，而是检测变化，或者由物体或事件造成或改变的磁场干扰。因此，磁场可能带有与方向、存在状态、旋转、角度或电流等属性相关的信息，而这些信息将由磁传感器转换为电压。少数磁传感器是完全测量磁场，例如指南针中测量地磁场。

KMT36H
 

输出信号需经过一些信号处理以转换为所需参数。显然，磁场分布取决于产生或干扰磁场的物体（即磁体、电流等）或事件的距离和形式。因此，在应用设计中，应始终考虑传感器和产生磁场的物体这两方面的因素，这一点非常重要。尽管KMT36H磁传感器的使用难度更大，但却能提供精确、可靠的数据，而且无需使用物理连接。

磁阻效应

将一个铁块放在磁场中，注意到铁块的电阻发生了微弱变化，由此发现了磁阻效应。但直到100多年后的1971年，才第一次提出了磁阻 (MR) 传感器的概念。又经过20年，到了1991年，在硬盘驱动器中引入了第一个MR头，使用一条磁阻材料来检测位数。具有感应电流 I 和磁化矢量M的磁阻薄膜，与薄膜平面上的电流形成角度 α，以此确定信号（见图 1）。磁场 Hy 耦合到软磁传感器材料中，这将改变由感应电流探测的带条电阻系数。

KMT36H
 

过渡金属中磁阻效应的物理起源在于依赖电子散射的磁化方向。在过渡金属中，主要的电流载体是4s电子，因为其迁移率高于3d电子。当电子从平行方向迁移到磁化方向时，从s到d频段的电子散射最高。

惠斯通电桥

在大多数应用中，并不适合使用理论性的亨特元件，因为其不能提供零基准。通过使用惠斯通电桥，可避免这种劣势以及电阻的温度依赖性。

磁场单位

不熟悉磁学知识的普通读者会认为，磁场单位的使用情况相当混乱。下表应该有助于快速找到不同单位之间所用的换算系数：

KMT36H
 

按磁场划分的传感器类型

磁阻传感器基本可分为两个类别。在高磁场应用中，例如施加场的磁场强度高到足以使软磁传感器材料达到饱和（约为 H>10 kA/m）时，传感器中的磁化矢量始终（几乎）平行于施加场。磁阻高磁场传感器的一个常见应用是非接触式角度传感器，例如KMT32B、KMT36H或KMXP位移传感器。在低磁场应用中，磁化矢量主要由带条的形式决定，因为磁化显示了纵向流变的自然偏好。外部磁场导致带条中磁化的α扭曲，这在MR效应的作用下改变了电阻。此模式中通常会使用线性低磁场KMT36H传感器。

KMT36H
 

带有线性化传递曲线

对亨特元件施加低磁场只会引起磁化的轻微变化，反过来公式 (1) 中的余弦项将很难随α的轻微变化发生变化。亨特元件对较小的磁场强度不敏感。为了使 MR 传感器能够感应到低磁场，必须修改 MR 传递曲线 (1)。最常用的方式是通过巴伯极来实现（见图 2）。

KMT36H
 

巴伯极是很小的高导电金属条，放置在坡莫合金的顶部。受几何结构作用，其将对坡莫合金中的电流进行分流并改变电流通路，但并不会改变磁性行为。巴伯极间隙之间的电流将沿最短的通路传递，例如垂直于巴伯极。