如何用磁力计检测车辆的存在或运动

曾考虑过使用磁力计来检测汽车等巨大金属质量的存在？这是一个简单的概念，如使用磁场的接近感测？那么这个问题的答案是一个简单的答案，但是，这样的概念就像人们期望的那样棘手。

我们都知道磁力计检测到暴露于其中的磁场的强度。由于地球像一个巨大的磁铁本身，我们使用磁力计来检测这个领域，并从中获得有意义的信息 - 一个简单的解决方案就是智能手机中的罗盘应用程序。地球的磁场范围约为25 - 65μT（微特斯拉）。

磁性隧道结传感器
磁隧道结（MTJ）传感器（如飞思卡尔-FXOS8700CQ和MAG3110的传感器）能够以高灵敏度检测这种低磁场强度，而不像霍尔效应传感器的测量范围在mT（毫特斯拉）区域。在基于MTJ的传感器中，感测机构由两层组成：“固定”磁性层（特定方向上的固定磁性取向）和“自由”感应层，以遵循施加场的方向。这样调制了基于麦克斯通的配置（如图1所示）的测量电阻，从而测量输出电压。

 

图1来自飞思卡尔的磁隧道结型磁强计

 

车辆检测的概念
现在让我们看看如何检测地球磁场的变化将帮助我们实现车辆存在检测的目标。

地球磁场线分布
磁场线识别磁性物质周围磁场的方向。图2显示了地球的磁场线分布。它只是一个简单的条形磁铁周围的现场线。如图所示，地球的磁场线在任何特定的地方均匀分布。然而，场线到地球表面的入射角从极（90̊）到赤道（0̊）是不同的。

 

图2地球磁场1

黑色金属的场变形通过
在这一领域放置“高度可渗透”的金属，有可能扭曲这种均匀的场（图3）。通过高渗透性，我们的意思是这种黑色金属允许对应于外部磁场的最大量的磁通线通过它们。换句话说，我们可以通过暴露于外部施加的磁场来轻松地磁化它们。如图3所示，当汽车的金属体（铁）穿过地球场时，磁通线被吸收到金属中，导致磁通线分布不均匀。取决于金属的浓度，磁通线被或多或少地吸收，从而如图所示使场线变形。

图3地球的磁场线被汽车黑色金属扭曲

现在想象一下磁力计放置在这个领域，如图3所示。在车辆接近传感器之前，传感器将经历均匀的场。然而，当车辆通过传感器时，它扭曲地球的磁场，并产生增加的磁通线路浓度的区域和降低的磁通线路浓度。当车辆通过时，传感器捕获该可变模式，如图4所示。所得到的时间序列图或“签名”标识车辆已经通过传感器的事实。事实上，如果您仔细观察签名，我们甚至可以获得“定向”信息。

图4车辆通过磁传感器时获得的签名

好的，现在我们已经了解了车辆检测背后的基本概念，在下一个系列中，我们可以讨论更多关于理想的传感器位置以及使用磁力计进行车辆检测的一些障碍。