如何使用磁阻传感器KMZ41和UZ9000建立基于磁共振的测量系统

　　本报告描述了如何使用Philips半导体公司提供的磁阻传感器KMZ41和传感器信号调节IC UZ9000建立基于磁共振的测量系统。

　　第一部分介绍了磁共振技术。结果表明，磁阻效应自然是一种角效应，建议在角度测量应用中使用。下一节介绍由传感器KMZ41和传感器信号调节IC UZ9000组成的系统的基本功能。KMZ41传感器包括一个基板上的两个惠斯通电桥。这使得机械和电气性能非常匹配。信号调节IC UZ9000针对KMZ41的使用进行了优化，但也可与提供两个90°移相正弦信号的任何其他传感器一起使用，例如分解器应用、霍尔传感器和GMR传感器。这种混合信号集成电路提供一个模拟，比例输出信号，允许直接更换现有的电位差计解决方案。输入角度范围可在0°至30°和0°至180°之间以10°为步进进行调整。此外，机械角度的零点可由用户以0.5°为步进在+/-5°之间进行编程。对于正常操作，KMZ41和UZ9000都规定在-40°C至+150°C之间。

　　最后一部分描述了非理想情况及其对系统精度的影响。基于三西格玛置信区间的误差分析表明，在-40°C至+85°C的温度范围内，绝对精度优于0.6°C。

　　这对应于大于0.4%的相对误差，即180°满标度。在150°C时，最大绝对误差大于1.2°。测量系统在所有温度下的分辨率都大于0.1°。如果磁场强度为100 kA/m（1250高斯）用于磁系统，则磁滞率在分辨率范围内，因此不可测量。

　　飞利浦半导体的磁阻传感器（mr传感器）利用了这样一个事实，即某些铁磁合金（如坡莫合金）的电阻受到外部磁场的影响。这种固态磁阻效应——或各向异性磁阻（AMR）——很容易在薄膜技术中实现，从而可以生产出既精确又经济的传感器。

　　由于磁阻效应是一种自然的角效应，因此它在非接触式角度测量系统中的应用非常适合。其基本原理很简单：坡莫合金带的电阻随带内磁化矢量与流过它的电流矢量的夹角而变化。因此，要实现精确测量，唯一需要满足的条件是坡莫合金的内部磁化矢量必须直接跟随外部磁场矢量。当使用远高于内部磁化强度的外部磁场强度时，可以确保这一点。由于强外磁场使传感器饱和，实际磁场强度对测量没有影响。只计算字段的方向。这就产生了磁弹性角测量系统的以下优点：

　　寿命期间磁漂移的独立性。

　　磁漂移与温度无关。

　　机械装配公差的独立性。

　　热应力引起的机械位移的独立性。