一、引言

目前國內(nèi)外智能交通行業(yè)車輛檢測裝置采用的技術(shù)除了最早研發(fā)的地感線圈技術(shù)以外，還包括光電技術(shù)、超聲波技術(shù)、微波技術(shù)、視頻技術(shù)等，然而后面幾種技術(shù)容易受到日照、風雨、電磁場等外界干擾，應用范圍受到很大的限制，因此地感線圈仍為主要的檢測手段。地感線圈作為車輛檢測器，是在道路表層下埋置環(huán)形感應線圈，以測定電感變化檢測車輛是否存在。地感線圈雖然是相對成熟的車輛檢測技術(shù)，但仍有許多缺點。利用AMR (Anisotropic Magneto Resistant)各向異性磁傳感器進行的地磁車輛檢測，通過檢測汽車對地磁信號的擾動，判斷車輛的到位及通過，從而實現(xiàn)車輛信息的分析、控制及管理，具有安裝簡便、抗干擾能力強、集成化程度高等更多優(yōu)點。

二、AMR各向異性磁阻傳感器的工作原理

物質(zhì)在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁電阻效應。磁電阻效應有基于霍爾效應的普通磁電阻效應和各向異性磁電阻效應之分。對于強磁性金屬(鐵、鈷、鎳及其合金)，當外加磁場平行于磁體內(nèi)部磁化方向時， 電阻幾乎不隨外加磁場而變; 當外加磁場偏離金屬的內(nèi)磁化方向時，金屬的電阻減小，這就是各向異性磁電阻效應。

AMR各向異性傳感器的基本單元是用一種長而薄的坡莫(Ni-Fe)合金用半導體工藝沉積在以硅襯底上制成的，沉積的時候薄膜以條帶的形式排布，形成一個平面的線陣以增加磁阻的感知磁場的面積。外加磁場使得磁阻內(nèi)部的磁疇指向發(fā)生變化，進而與電流的夾角發(fā)生變化，就表現(xiàn)為磁阻電阻各向異性的變化。從圖1可以清楚地看到，坡莫合金薄膜的電阻依賴于磁化強度M 和電流I 方向的夾角θ ，即

計算式

式中，R// —電流方向與磁化方向平行時的電阻;R⊥—電流方向與磁化方向垂直時的電阻。

當電流方向與磁化方向平行時，傳感器最敏感。而一般磁阻都工作于圖中45°線性區(qū)附近，這樣可以實現(xiàn)輸出的線性特性。

系統(tǒng)原理圖

美國霍尼韋爾公司磁阻傳感器HMC102是一款性能優(yōu)秀的磁阻傳感器，其核心部分是由4個帶狀坡莫合金薄膜構(gòu)成的惠斯通電橋。當其暴露在變化磁場中時，其電阻有所改變(ΔR)，引起相應輸出電壓的變化，圖2所示是HMC1021的輸出曲線，在磁場±6Gauss內(nèi)有一個靈敏度為1mV/Gauss的線性區(qū)域，可精確提供磁場強度和方向變化的信息。通過將兩個各向異性的磁阻傳感器接在一起，該部件成為兩軸傳感器，將其水平安裝后，能夠?qū)⑷魏嗡酱艌龇譃閄軸和Y軸向量分量。圖3表示HMC1022傳感器中該傳感器的組合。當磁場方向為BS方向的地球磁場時，傳感器將磁場分成Bx、By向量分量。這樣，Bx、By就既能代表分方向，也能代表BS的幅值。當有鐵磁性物質(zhì)靠近傳感器時，BS的方向和幅值就會發(fā)生變化。要注意的是，該器件在曝露于強磁場范圍內(nèi)使用時必須進行合適的置位/復位操作。霍尼韋爾磁傳感器提供了在當?shù)卮艌龇秶鷥?nèi)非常靈敏的磁阻傳感器。可測量幾十微高斯的磁場，這是霍爾元件所不能做到的。由于它的體積小、全固態(tài)、在某些場合下可以取代磁通門傳感器。