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    德國SIKO希科磁性傳感器的材料所具有的對敏感輸入量的固有特性

磁性材料在感受到外界的熱、光、壓力、放射線等之后，其磁特性會改變。利用這種物質(zhì)可以做成各種可靠性好，靈敏度高的傳感器，這類傳感器是利用磁性材料作為其敏感元件，故稱SIKO磁性傳感器。

SIKO磁性傳感器的探測器為磁性探頭。磁性探頭工作時在周圍形成一個靜磁場，當(dāng)鐵磁金屬制成的物體，如、車輛等進(jìn)入這個靜磁場時，就會感應(yīng)產(chǎn)生一個新的磁場，干擾了原來的靜磁場，由于目標(biāo)的運(yùn)動變化所產(chǎn)生的干擾使磁場發(fā)生變化，引起磁力計指針的偏轉(zhuǎn)及擺動，產(chǎn)生一個電信號，進(jìn)而實現(xiàn)對攜帶的人和車輛的探測。

SIKO磁性傳感器鑒別目標(biāo)性質(zhì)的能力較強(qiáng)，能區(qū)別徒手人員、武裝人員和各種車輛；同時對目標(biāo)探測的反應(yīng)速度也比較快，一般為2.5s，可實時地探測快速運(yùn)動的目標(biāo)。與其他傳感器相比，SIKO磁性傳感器還有一個突出特點(diǎn)，就是它能適應(yīng)各種條件下的戰(zhàn)場探測，特別適用于震動傳感器難以探測的沼澤、灘頭、水網(wǎng)等地區(qū)，從而彌補(bǔ)了震動傳感器的不足。但是SIKO磁性傳感器的能源有限，這使得它的探測距離較近，一般對人員的探測距離為3～4m，對輪式車輛的探測距離為15m以內(nèi)，對履帶式車輛的探測距離為25m以內(nèi)。

SIKO磁性傳感器的典型產(chǎn)品主要有Honeywell公司的HMC系列微型磁阻傳感器，這是磁阻系列傳感器中靈敏度最高、對微型金屬目標(biāo)信號探測距離最遠(yuǎn)的一類傳感器。另外，我國研究較為成熟的磁通門傳感器也具有較好的探測靈敏度和分辨率，有的磁通門產(chǎn)品靈敏度可以達(dá)到0.5mV/nT、分辨率優(yōu)于1nT。

磁性材料在受到外界的熱、光、力以及射線的作用時，要改變其磁特性。如圖1，SIKO磁性傳感器的輸入量有熱、光、應(yīng)力、射線、磁等使SIKO磁性傳感器（磁性材料）的Bm、Hc、μ或R發(fā)生變化。利用這些磁參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電信號。

性能要求

①反應(yīng)迅速。用p表示檢出量（一般為電壓e或電流i），

則：

上式中，Q表示磁性量（Bm、Hc、μ或R），并表示輸入量（熱、光、力…），t為時間。

表示輸入量x作用在磁性材料上時，材料的磁量（Bm、Hc、μ或R）所發(fā)生的變化速率，亦就是材料所具有的對敏感輸入量的固有特性，表示磁性材料對輸入量響應(yīng)的快慢。為了提高器件的性能，要求和都高。

現(xiàn)舉例說明上式意義，設(shè)（敏感）輸入量x為熱量，用溫度

T表示，Q為磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm，p為e（感應(yīng)電動勢），所以：

式中，為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度的變化，為磁性材料對溫度的響應(yīng)速率。根據(jù)式，要提高p值，必須使和都高，其中為輸入量的變化速率，為磁性量對輸入量的反應(yīng)速度，主要決定于磁性材料的特性，必須進(jìn)一步討論。

②Q隨x的變化規(guī)律要快。材料的磁性量Q（Bm、Hc、μ或R）隨輸入量x（光、熱、壓力…）的變化規(guī)律有3種類型，如圖2所示。

曲線a：在x附近，Q值急劇變化，在x為其他值時，Q值幾乎不變——存貯信息和能量變換用；

曲線b：Q與x的關(guān)系基本上按比例減少（或增加）——測量和控制用；

曲線c：是最常見的情況。

凡是利用磁性質(zhì)、磁通量變化來制作的傳感器叫SIKO磁性傳感器。常見的SIKO磁性傳感器有二種：壓磁式傳感器和磁電式傳感器。這兩種傳感器在工作原理及使用范圍上都有較大差異，下面分別予以介紹。

壓磁式傳感器

壓磁式傳感器與其它傳感器相比，具有輸出功率大、抗干擾能力強(qiáng)，精度高，線性好、壽命長，維護(hù)方便，運(yùn)行條件要求低（能在一般有灰塵、水和腐蝕性氣體的環(huán)境中長期運(yùn)行）等優(yōu)點(diǎn)。因此，很適合于重工業(yè)、化學(xué)工業(yè)部門運(yùn)用，是一種十分有發(fā)展前途的傳感器。目前，這種傳感器已成功地用在冶金、礦山、造紙、印刷、運(yùn)輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門，特別是各種自動化系統(tǒng)中用來測量軋鋼機(jī)的軋制力、鋼帶的張力，卷揚(yáng)機(jī)的定量自動提升、紙張的張力、吊車提物的自動稱重、配料斗的稱重、金屬切削過程的切削力以及電梯安全保護(hù)等各方面。 [4]

磁電式傳感器

磁電式傳感器多用于測量速度、加速度、位移、振動、扭矩等參數(shù)。將被測的參數(shù)變換為感應(yīng)電動勢的變換器稱為磁電式傳感器或感應(yīng)傳感器。磁電式傳感器是以導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為基礎(chǔ)的。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，具有W匝的線圈的感應(yīng)電動勢e與穿過該線圈的磁通Φ的變化速度成正比例，即

若機(jī)械量直接控制傳感器線圈所交鏈的磁通的變化，則這種傳感器可以不經(jīng)中間轉(zhuǎn)換元件，而將機(jī)械運(yùn)動的速度直接轉(zhuǎn)換為與其成比例的電信號。

為磁電式傳感器的原理圖，它相當(dāng)于一個發(fā)電機(jī)，線圈1是經(jīng)軸2與被測參數(shù)連接在一起在磁場內(nèi)運(yùn)動。有的傳感器采用線圈靜止，而磁鐵運(yùn)動。

當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)已定時，磁感強(qiáng)度及線圈總長L都為常數(shù)，因此感應(yīng)電動勢與線圈對磁場的相對運(yùn)動速度成正比。所以，磁電傳感器只可用來測定線速度或角速度，但是由于速度與位移（或加速度）僅差一積分（或微分）關(guān)系，因此若在感應(yīng)電動勢中測量電路中接一積分電路，那么輸出電動勢就與位移量成正比關(guān)系；如果在測量電路中接一微分電路，則輸出電動勢就與運(yùn)動的加速度成正比關(guān)系。這樣磁電式傳感器除可測量速度外，還可用來測量運(yùn)動的位移和加速度。磁電式傳感器的輸出量，除了電動勢的幅值大小外，也可以是輸出電動勢的頻率值，如磁電式轉(zhuǎn)速表即為一個例子。