磁场传感器精选文档.ppt

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1、磁场传感器本讲稿第一页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器14.1.1地磁场传感器的概述地磁场传感器的概述 (1)MR元件。在地磁场传感器上，最重要的部件是检测磁场的元件，元件。在地磁场传感器上，最重要的部件是检测磁场的元件，作为小型的固体检测元件有作为小型的固体检测元件有MR元件、霍尔元件等，这些固体检测元件、霍尔元件等，这些固体检测元件用直流电源就可以驱动，而且电路也很简单。元件用直流电源就可以驱动，而且电路也很简单。MR元件的结构与电路如元件的结构与电路如图图14一一1所示，所示，MR元件是由制成有磁阻薄膜图元件是由制成有磁阻薄膜图案

2、的玻璃基板、并粘接偏置永久磁铁后，再装好电极，用树脂模塑而成的。案的玻璃基板、并粘接偏置永久磁铁后，再装好电极，用树脂模塑而成的。一个是磁阻图案的等效电路为桥型，如一个是磁阻图案的等效电路为桥型，如图图14一一1(b)所示所示;另一个特点如另一个特点如图图14一一1(c)所示，通过图案的精心设计，保证对外部磁场而言，加上所示，通过图案的精心设计，保证对外部磁场而言，加上垂直方向的偏置磁场时，在垂直方向的偏置磁场时，在45方向上的灵敏度最强。方向上的灵敏度最强。下一页返回本讲稿第二页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器 通过检测外部磁场与偏置

3、磁场的合成磁场，可得到通过检测外部磁场与偏置磁场的合成磁场，可得到图图14一一2所所示的输出特性，从图可知，在磁场强度为零附近的弱磁场处，对示的输出特性，从图可知，在磁场强度为零附近的弱磁场处，对外部磁场来说，外部磁场来说，MR元件具有线性输出，而且还可以判别极性为元件具有线性输出，而且还可以判别极性为S，还是为，还是为N。上一页下一页返回本讲稿第三页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器 (2)地磁场传感器。地磁场传感器的结构与输出特性如地磁场传感器。地磁场传感器的结构与输出特性如图图14-3所示。它是所示。它是由汇集磁通的磁透镜由汇集磁通

4、的磁透镜(导磁板导磁板)及在水平面内分别在及在水平面内分别在x、y方向上设置的检测方向上设置的检测磁场用磁场用MR元件构成的。元件构成的。上一页下一页返回本讲稿第四页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器14.1.2提高地磁场传感器的灵敏度提高地磁场传感器的灵敏度 (1)导磁板的最佳状态。地球上，地磁场的水平分量允其量仅为导磁板的最佳状态。地球上，地磁场的水平分量允其量仅为0.35Gs，这对检测用，这对检测用MR元件来说就太弱了，因此，需要用磁透镜汇元件来说就太弱了，因此，需要用磁透镜汇集地磁场的磁通。通常，磁透镜上采用了两个带锥度的强磁性磁

5、棒，将集地磁场的磁通。通常，磁透镜上采用了两个带锥度的强磁性磁棒，将强磁性体的锥度直线相对，其间放置磁场检测元件。强磁性体的锥度直线相对，其间放置磁场检测元件。要想缩小磁场传感器的体积，关键在于提高磁透镜的效率。要想缩小磁场传感器的体积，关键在于提高磁透镜的效率。最初时在最初时在MR元件上安装了长度不同的导磁板，这时地磁场传感元件上安装了长度不同的导磁板，这时地磁场传感器的增益及偏移变化情况分别如器的增益及偏移变化情况分别如图图14一一4、图图14一一5所示，从所示，从图图14一一4中可知，地磁场传感器的增益与导磁板的长度大致成正比。中可知，地磁场传感器的增益与导磁板的长度大致成正比。从从图图

6、14-5中可知，地磁场传感器的偏置与导磁板的长度没有关中可知，地磁场传感器的偏置与导磁板的长度没有关系。导磁板的宽度与增益的关系如图系。导磁板的宽度与增益的关系如图14一一6所示。导磁板的锥部所示。导磁板的锥部顶端宽与增益的关系如顶端宽与增益的关系如图图14一一7所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第五页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器 (2)提高提高MR元件的灵敏度。将元件的灵敏度。将MR元件固定在南北方向上，改元件固定在南北方向上，改变驱动电压变驱动电压(驱动电流驱动电流)时的输出电压如时的输出电压如图图14-8所示。驱动电压与所示。

7、驱动电压与输出电压成正比例关系，越是增大驱动电压，偏置与增益就越高。当然，输出电压成正比例关系，越是增大驱动电压，偏置与增益就越高。当然，希望增益要尽可能高。希望增益要尽可能高。提高提高MR元件灵敏度的结果如元件灵敏度的结果如图图14一一9所示，通过改变偏置永久所示，通过改变偏置永久磁铁及去磁使得偏置磁场变得适当磁铁及去磁使得偏置磁场变得适当;通过图案形成及粘接偏置永通过图案形成及粘接偏置永久磁铁等元件结构的改进及制造工艺的改进，与最初相比，灵敏久磁铁等元件结构的改进及制造工艺的改进，与最初相比，灵敏度提高了度提高了3倍以上。特别是去磁的效果最为显著。倍以上。特别是去磁的效果最为显著。MR元件

8、改进前后的特性对比如元件改进前后的特性对比如图图14一一10所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第六页，共五十七页14.1 应用磁阻元件与磁透镜的地磁应用磁阻元件与磁透镜的地磁场传感器场传感器14.1.3地磁场传感器的温度特性地磁场传感器的温度特性 温度变化时地磁场传感器的输出电压变化情况如温度变化时地磁场传感器的输出电压变化情况如图图14一一11所示。与定所示。与定电压驱动相比，定电流驱动时的偏置变化电压驱动相比，定电流驱动时的偏置变化(方位圆中的变动方位圆中的变动)与增与增益的变化益的变化(方位圆半径的变化方位圆半径的变化)都很小。这是因为温度变化时强磁都很小。这是因为温度变化时强磁性薄膜的

9、电阻发生了变化，温度升高时，因强磁性薄膜的温度系性薄膜的电阻发生了变化，温度升高时，因强磁性薄膜的温度系数是正的，所以电阻增加。在采用定电压驱动时，通过薄膜图案数是正的，所以电阻增加。在采用定电压驱动时，通过薄膜图案的电流变小，输出电压下降，所以偏置与增益同时下降与此相比，的电流变小，输出电压下降，所以偏置与增益同时下降与此相比，采用定电流驱动时，即使电阻增加，但外加电压升高而维持电流采用定电流驱动时，即使电阻增加，但外加电压升高而维持电流不变，所以输出电压不变，偏置与增益也保持不变，实际上，虽不变，所以输出电压不变，偏置与增益也保持不变，实际上，虽说是定流源，并不可能维持完全一定的电流值，多

10、少还有些变化，说是定流源，并不可能维持完全一定的电流值，多少还有些变化，如如图图14一一11所示。温度下降时，与此相反。所示。温度下降时，与此相反。上一页返回本讲稿第七页，共五十七页14.2 采用磁阻元件的车用电子罗盘采用磁阻元件的车用电子罗盘14.2.1电子罗盘的构成及其原理电子罗盘的构成及其原理 (1)电子罗盘的构成。电子罗盘的方框图如电子罗盘的构成。电子罗盘的方框图如图图14一一12所示。不包括放大器、所示。不包括放大器、电源等电路部分的地磁场传感器的原理如图电源等电路部分的地磁场传感器的原理如图14一一13所示。所示。(2)方位检测原理。方位检测原理。(3)方位测量中的误差。方位测量中

11、的误差。下一页返回本讲稿第八页，共五十七页14.2 采用磁阻元件的车用电子罗盘采用磁阻元件的车用电子罗盘14.2.2地磁场传感器模块的温度补偿地磁场传感器模块的温度补偿 地磁场传感器模块的输出随温度的变化情况如地磁场传感器模块的输出随温度的变化情况如图图14一一14所示。所示。其输出电压的变化是电源、放大电路及其输出电压的变化是电源、放大电路及MR元件与温度关系的综合元件与温度关系的综合因素所造成的。但是，因素所造成的。但是，MR元件与温度的关系起主要作用这是因为元件与温度的关系起主要作用这是因为磁阻薄膜图案的电阻的温度变化是主要原因。一般来说，强磁性材磁阻薄膜图案的电阻的温度变化是主要原因。

12、一般来说，强磁性材料的温度系数为正，温度升高时，电阻增加。因此，在驱动电压一料的温度系数为正，温度升高时，电阻增加。因此，在驱动电压一定的条件下，温度升高时，如定的条件下，温度升高时，如图图14一一14所示那样，增益所示那样，增益(方位圆方位圆的半径的半径)与偏置与偏置(方位原点的位置方位原点的位置)都减小。温度下降时，与此相反，都减小。温度下降时，与此相反，增益与偏置都增大。增益与偏置都增大。MR元件与温度的关系如元件与温度的关系如图图14一一15所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第九页，共五十七页14.2 采用磁阻元件的车用电子罗盘采用磁阻元件的车用电子罗盘14.2.3车辆的磁化及其补偿车

13、辆的磁化及其补偿 (1)磁化的机理。电子罗盘的作用是检测地磁场并求出方位，但因磁化的机理。电子罗盘的作用是检测地磁场并求出方位，但因地磁场传感器会受到周围磁场环境强烈的影响，所以在地磁场之外地磁场传感器会受到周围磁场环境强烈的影响，所以在地磁场之外的干扰磁场的影响下，方位测量会出现误差。的干扰磁场的影响下，方位测量会出现误差。方位测量误差的原因分析结果如方位测量误差的原因分析结果如图图14一一16所示。所示。为调查电气设备、建筑物，移动物等的影响，测量车辆行车过程中前进方向为调查电气设备、建筑物，移动物等的影响，测量车辆行车过程中前进方向的磁场，所得结果如的磁场，所得结果如图图14一一17所示

14、。市区街道行车时，从前进方向测所示。市区街道行车时，从前进方向测量，变化范围也是如此。但是，在桥梁、入口、对面来车、道口等处受量，变化范围也是如此。但是，在桥梁、入口、对面来车、道口等处受到其他干扰磁场影响时，情况则不一样，将干扰磁场加以汇总，结果如到其他干扰磁场影响时，情况则不一样，将干扰磁场加以汇总，结果如图图14一一18所示。所示。道口处的磁化结果如图道口处的磁化结果如图14一一19所示。由受干扰磁场影响，磁化强度的所示。由受干扰磁场影响，磁化强度的一个例子如图一个例子如图14一一20所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第十页，共五十七页14.2 采用磁阻元件的车用电子罗盘采用磁阻元件的车

15、用电子罗盘 (2)磁化补偿。过去的磁化补偿方法如表磁化补偿。过去的磁化补偿方法如表14一一1所示。所示。根据车辆的现在方位与磁化后的地磁场传感器输出来推断磁化后根据车辆的现在方位与磁化后的地磁场传感器输出来推断磁化后方位原点的方法，其原理如方位原点的方法，其原理如图图14一一21所示。所示。上一页返回本讲稿第十一页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪 汽车用导航系统已经进入了实际应用阶段，许多高级小客车已将其作为标准汽车用导航系统已经进入了实际应用阶段，许多高级小客车已将其作为标准件装用。件装用。此系统上的方位传感器主要采用的是地磁场传感器，但这种传感此系统上的方位传感器主要采用的是地磁场传感器

16、，但这种传感器容易受建筑物引起的对地磁场的干扰的影响，以及道口引起车器容易受建筑物引起的对地磁场的干扰的影响，以及道口引起车身磁化的影响，因此，作为性能比较稳定、精度比较高的方位传身磁化的影响，因此，作为性能比较稳定、精度比较高的方位传感器感器压电振动陀螺仪正在引起人们的注意。压电振动陀螺仪正在引起人们的注意。压电振动陀螺仪大致可分为两种，一种是以压电振动陀螺仪大致可分为两种，一种是以GE型为基型的音片型振型为基型的音片型振动陀螺仪，另一种是以斯佩里型、瓦特生型为基型的音叉型振动陀动陀螺仪，另一种是以斯佩里型、瓦特生型为基型的音叉型振动陀螺仪。螺仪。下一页返回本讲稿第十二页，共五十七页14.3

17、 陀螺仪陀螺仪14.3.1压电振动陀螺仪的基本原理压电振动陀螺仪的基本原理 给振动着的物体加上旋转角速度时，在与振动垂直的方向上就会产生哥给振动着的物体加上旋转角速度时，在与振动垂直的方向上就会产生哥氏力，振动陀螺仪就是利用了这一力学现象。这与著名的傅克摆基于同氏力，振动陀螺仪就是利用了这一力学现象。这与著名的傅克摆基于同一原理。一原理。具体来说，将压电陶瓷钻结在音片型或音叉型振子上，驱动振子振具体来说，将压电陶瓷钻结在音片型或音叉型振子上，驱动振子振荡荡(x轴轴)。将旋转角速度马加到振子的中心轴。将旋转角速度马加到振子的中心轴(z轴轴)上时，与其振动上时，与其振动(x轴轴)垂直的方向上垂直的

18、方向上(y轴轴)就会产生哥氏力，利用钻结在就会产生哥氏力，利用钻结在J轴上的压轴上的压电陶瓷就可以测出旋转角速度，其基本原理见电陶瓷就可以测出旋转角速度，其基本原理见图图14一一22所示所示.能够成为高性能振动陀螺仪的条件是能够成为高性能振动陀螺仪的条件是:对旋转角速度的灵敏度高，而且对旋转角速度的灵敏度高，而且在不旋转时测得的电压应为零，以下称此为零电压。在不旋转时测得的电压应为零，以下称此为零电压。上一页下一页返回本讲稿第十三页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.2等边三角形振子的概述等边三角形振子的概述 对陀螺仪来说，人们考虑的是如何提高旋转角速度的检测电压，因对陀螺仪来说，人们

19、考虑的是如何提高旋转角速度的检测电压，因此都着眼于检测部分的压电陶瓷的安装位置此都着眼于检测部分的压电陶瓷的安装位置(角度角度)现在已批量生现在已批量生产的音片型与音叉型振动式陀螺仪上，都是按照此基本原理，将激产的音片型与音叉型振动式陀螺仪上，都是按照此基本原理，将激振用压电陶瓷与检测用压电陶瓷成直角配置。这样作的目的是振用压电陶瓷与检测用压电陶瓷成直角配置。这样作的目的是:在在检测垂直于振动方向上所产生的哥氏力的同时，竭力减小压电陶瓷检测垂直于振动方向上所产生的哥氏力的同时，竭力减小压电陶瓷在检测空载在检测空载x轴上因振动所产生的零电压时的自身抵消作用。轴上因振动所产生的零电压时的自身抵消作

20、用。上一页下一页返回本讲稿第十四页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪 在前面已经讲过，当将旋转加速度加到在前面已经讲过，当将旋转加速度加到:轴上时，在轴上时，在y轴方向上将产生与旋转轴方向上将产生与旋转加速度成正比的哥氏力，将振子的振动模式看作是加速度成正比的哥氏力，将振子的振动模式看作是x轴与轴与y轴的合成模式，轴的合成模式，就使人们觉得，从检测压电陶瓷的安装角度来看，压电变换效率并不高。就使人们觉得，从检测压电陶瓷的安装角度来看，压电变换效率并不高。由此而提出了新的方案由此而提出了新的方案:不是不是180 ，而是，而是60将如何，即激振用压电陶将如何，即激振用压电陶瓷与检测用压电陶瓷不是采

21、用垂直配置，而是采用锐角配置，针对这种提瓷与检测用压电陶瓷不是采用垂直配置，而是采用锐角配置，针对这种提高检测用压电变换效率的尝试，成功地设计出振子截面为等边三角形的特高检测用压电变换效率的尝试，成功地设计出振子截面为等边三角形的特殊音片型振动式陀螺仪，下面简称等边三角形音片型振子。殊音片型振动式陀螺仪，下面简称等边三角形音片型振子。上一页下一页返回本讲稿第十五页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.3等边三角形音片型振子的制作等边三角形音片型振子的制作 根据有限元法根据有限元法(FEM)模拟所得振动解析结果，与普通的音片型振子一样，模拟所得振动解析结果，与普通的音片型振子一样，节点在节

22、点在0.225L位置处。位置处。振子采用镍铬恒弹性合金材料，试验尺寸为振子采用镍铬恒弹性合金材料，试验尺寸为:边长边长a=3.5mm;长度长度l=40.0mm所制成的等边三角形音片型振子的结果如下，共振频所制成的等边三角形音片型振子的结果如下，共振频率为率为7.85kHz，与计算值是一致的。，与计算值是一致的。考虑到钻结的压电陶瓷为负温度系数，所以对振子材料作退火处理，结果得考虑到钻结的压电陶瓷为负温度系数，所以对振子材料作退火处理，结果得到了良好的频率温度特性。等边三角形音片型振子的形状如到了良好的频率温度特性。等边三角形音片型振子的形状如图图14一一23所所示示.上一页下一页返回本讲稿第十

23、六页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.4共振频率的调整共振频率的调整 等边三角形音片型振子频率的调整如等边三角形音片型振子频率的调整如图图14一一24所示，对棱边部所示，对棱边部位即振动方向中心线上的高度进行加工，这样既不会破坏振动状位即振动方向中心线上的高度进行加工，这样既不会破坏振动状况，几乎也不会对其他两边的共振频率产生影响。振子为最佳形况，几乎也不会对其他两边的共振频率产生影响。振子为最佳形状，各边的谐振频率可方便、准确地调整。状，各边的谐振频率可方便、准确地调整。上一页下一页返回本讲稿第十七页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.5压电陶瓷的配置与电场分布压电陶瓷的配

24、置与电场分布 将将3片压电陶瓷片压电陶瓷(试验尺寸试验尺寸2mm x 5mm x 0.2mm)用环氧树脂钻结用环氧树脂钻结剂粘在等边三角形音片型振子的各边中央处。剂粘在等边三角形音片型振子的各边中央处。3边之中的边之中的1边作为激振边作为激振用压电陶瓷，其他两边作检测用压电陶瓷。对等边三角形音片型振子的用压电陶瓷，其他两边作检测用压电陶瓷。对等边三角形音片型振子的中央部位，截面的电场分布，利用有限要素法进行了中央部位，截面的电场分布，利用有限要素法进行了FEM模拟。模拟。不旋转时的电场分布如不旋转时的电场分布如图图14-25所示，加上旋转角速度时的合所示，加上旋转角速度时的合成模式的电场分布如

25、成模式的电场分布如图图14-26所示，伸长方向用所示，伸长方向用+表示，收缩方向表示，收缩方向用表示。用表示。上一页下一页返回本讲稿第十八页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.6零电压的处理零电压的处理 不采用零电压这一参数，不用分割电极，而是利用左、右检测电压不采用零电压这一参数，不用分割电极，而是利用左、右检测电压的电平反相位，采用差动电路处理波形，由此可以作到的电平反相位，采用差动电路处理波形，由此可以作到:表观零电表观零电压完全为压完全为“0”。此外，因为旋转时的哥氏力输出与左右检测电压。此外，因为旋转时的哥氏力输出与左右检测电压的增减方向的相位正好相反，所以差动电路的输出为和

26、差动，即可的增减方向的相位正好相反，所以差动电路的输出为和差动，即可以得到较大的检测电压。以得到较大的检测电压。不旋转与旋转时的检测电压波形如不旋转与旋转时的检测电压波形如图图14一一27所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第十九页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.7减小偏移的措施减小偏移的措施 若从偏移的观点来看，粘接层，压电陶瓷的压电特性根本不稳定，用二层若从偏移的观点来看，粘接层，压电陶瓷的压电特性根本不稳定，用二层结构的话，无法减小偏移量。因此，灵活应用等边三角形形状，将左右各结构的话，无法减小偏移量。因此，灵活应用等边三角形形状，将左右各一层的压电陶瓷兼起驱动与检测作用，并采

27、用了一层的压电陶瓷兼起驱动与检测作用，并采用了W驱动与检测电路，从而驱动与检测电路，从而实现连地球自转实现连地球自转(旋转角速度旋转角速度=0.004rad/s)也可判别的高灵敏度与低偏也可判别的高灵敏度与低偏移。偏移特性见图移。偏移特性见图14一一28所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第二十页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.8电路的构成电路的构成 等边三角形音片型振动陀螺仪上，左右两边的压电陶瓷为驱动用，等边三角形音片型振动陀螺仪上，左右两边的压电陶瓷为驱动用，剩下一边的压电陶瓷为反馈用，以形成振荡电路。左右两边的压剩下一边的压电陶瓷为反馈用，以形成振荡电路。左右两边的压电陶瓷还

28、兼起检测用，其输出信号经差动放大之后再经同步检波电陶瓷还兼起检测用，其输出信号经差动放大之后再经同步检波与直流放大。与直流放大。等边三角形音片型振动陀螺仪的旋转角速度灵敏度等边三角形音片型振动陀螺仪的旋转角速度灵敏度(检测电压检测电压)很很高，而且高，而且S/N也高，其采用了独特的驱动与检测方式，与老式也高，其采用了独特的驱动与检测方式，与老式压电振动陀螺仪的电路构成相比，对电路的依赖程度比较低，振压电振动陀螺仪的电路构成相比，对电路的依赖程度比较低，振子结构及电路的构成都非常简单。电路的构成如子结构及电路的构成都非常简单。电路的构成如图图14一一29所示。所示。上一页下一页返回本讲稿第二十一

29、页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪14.3.9典型特性典型特性 对汽车导航用振动陀螺仪的主要特性要求是灵敏度、线性与耐振性。分对汽车导航用振动陀螺仪的主要特性要求是灵敏度、线性与耐振性。分析汽车的行驶状况可知，汽车用析汽车的行驶状况可知，汽车用90%是在是在15rad/s之内的微小旋转之内的微小旋转角速度区内直线行驶的，此外，发动机的振动、路面引起的上下振动及角速度区内直线行驶的，此外，发动机的振动、路面引起的上下振动及前后、左右的横前后、左右的横等外部振动时刻都在影响车辆。在此微小的旋转等外部振动时刻都在影响车辆。在此微小的旋转角速度区域里，灵敏度，线性的好坏以及外部振动是否引起干扰等角速

30、度区域里，灵敏度，线性的好坏以及外部振动是否引起干扰等性能都是左右导航性能的重要因素。性能都是左右导航性能的重要因素。上一页下一页返回本讲稿第二十二页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪 在老式结构的压电振动陀螺仪上，因为驱动边和检测边是垂直配置的，所以在老式结构的压电振动陀螺仪上，因为驱动边和检测边是垂直配置的，所以不旋转时和旋转时的检测边的振动方向不同不旋转时和旋转时的检测边的振动方向不同;在微小旋转角速度区的检测出在微小旋转角速度区的检测出现不连续性现不连续性(滞后滞后);从检测边的支承结构看，容易受外部振动的影响，从特从检测边的支承结构看，容易受外部振动的影响，从特性上也可以看出振动状况

31、不同。性上也可以看出振动状况不同。上一页下一页返回本讲稿第二十三页，共五十七页14.3 陀螺仪陀螺仪 采用等边三角形音片型振动陀螺仪时，因为驱动与检测是兼用结采用等边三角形音片型振动陀螺仪时，因为驱动与检测是兼用结构，所以不旋转时与旋转时的振动方向不变，没有滞后现象出现，构，所以不旋转时与旋转时的振动方向不变，没有滞后现象出现，在微小旋转角速度区就有很高的灵敏度和良好的线性特性，并且在微小旋转角速度区就有很高的灵敏度和良好的线性特性，并且因采用的是两点支承结构、因采用的是两点支承结构、W驱动，差动检测方法，所以几乎驱动，差动检测方法，所以几乎不会受到外部振动的影响，具有几乎不会产生什么干扰的耐

32、振性不会受到外部振动的影响，具有几乎不会产生什么干扰的耐振性能。能。这种陀螺仪的灵敏度，线性特性如这种陀螺仪的灵敏度，线性特性如图图14一一30所示，耐振特性曲线所示，耐振特性曲线(振振动试验动试验:1.0 g，z轴方向轴方向)如如图图14一一31所示。所示。上一页返回本讲稿第二十四页，共五十七页14.4 小结小结 汽车用导航系统内部都包含有位置检测系统，其功能就是根据传汽车用导航系统内部都包含有位置检测系统，其功能就是根据传感器的输出信号检测出本身车辆的位置。本车位置的检测方式大感器的输出信号检测出本身车辆的位置。本车位置的检测方式大致可以分为自主导航与无线电波导航。前者可以采用的检测方式致

33、可以分为自主导航与无线电波导航。前者可以采用的检测方式有地磁场传感法、左右车轮速度之差法、陀螺仪法等。后者可以有地磁场传感法、左右车轮速度之差法、陀螺仪法等。后者可以利用人造卫星、标杆等设施。因各种方法都有个别的难点，到目利用人造卫星、标杆等设施。因各种方法都有个别的难点，到目前为止，还不能说哪一种方式达到了完美无缺的地步。前为止，还不能说哪一种方式达到了完美无缺的地步。地磁场传感器受城市高速公路高架部分、桥梁、地下停车场等钢铁结构件的地磁场传感器受城市高速公路高架部分、桥梁、地下停车场等钢铁结构件的影响，会干扰地磁场的检测，在通过道口时，容易受到车身被磁化的影响。影响，会干扰地磁场的检测，在

34、通过道口时，容易受到车身被磁化的影响。而用车轮速度之差法检测方向时，就不能忽略开车方法及路面状况等造成而用车轮速度之差法检测方向时，就不能忽略开车方法及路面状况等造成的影响。的影响。返回本讲稿第二十五页，共五十七页表表14一一1 过去的磁化补偿方法过去的磁化补偿方法返回本讲稿第二十六页，共五十七页图图14一一1 MR元件的结构与电路元件的结构与电路返回本讲稿第二十七页，共五十七页图图14一一2 MR元件的输出特性元件的输出特性返回本讲稿第二十八页，共五十七页图图14一一3 地磁场传感器的构成及输地磁场传感器的构成及输出特性出特性返回本讲稿第二十九页，共五十七页图图14一一4 导磁板的长度与增益

35、导磁板的长度与增益返回本讲稿第三十页，共五十七页图图14一一5 导磁板的长度与偏置导磁板的长度与偏置返回本讲稿第三十一页，共五十七页图图14一一6 导磁板的宽度与增益导磁板的宽度与增益返回本讲稿第三十二页，共五十七页图图14一一7 导磁板的锥部顶端宽度与导磁板的锥部顶端宽度与增益增益返回本讲稿第三十三页，共五十七页图图14一一8 驱动电压驱动电压(驱动电流驱动电流)与输与输出电压出电压返回本讲稿第三十四页，共五十七页图图14一一9 提高提高MR元件的灵敏度元件的灵敏度返回本讲稿第三十五页，共五十七页图图14一一10 MR元件的特性改进效果元件的特性改进效果返回本讲稿第三十六页，共五十七页图图1

36、4一一11 地磁场传感器的温度特性地磁场传感器的温度特性返回本讲稿第三十七页，共五十七页图图14一一12 电子罗盘的方框图电子罗盘的方框图返回本讲稿第三十八页，共五十七页图图14一一13 地磁场传感器的原理地磁场传感器的原理返回本讲稿第三十九页，共五十七页图图14一一14 地磁场传感器与温度的关地磁场传感器与温度的关系系返回本讲稿第四十页，共五十七页图图14一一15 MR元件与温度的关系元件与温度的关系返回本讲稿第四十一页，共五十七页图图14一一16 方位测量误差的原因分析方位测量误差的原因分析返回本讲稿第四十二页，共五十七页图图14一一17 行车中的磁场变化状况行车中的磁场变化状况返回本讲稿

37、第四十三页，共五十七页图图14一一18 干扰磁场的对比干扰磁场的对比返回本讲稿第四十四页，共五十七页图图14一一19 道口处的磁化结果关系道口处的磁化结果关系返回本讲稿第四十五页，共五十七页图图14一一20 干扰磁场与磁场强度干扰磁场与磁场强度返回本讲稿第四十六页，共五十七页图图14一一21 1方位磁化补偿的原理方位磁化补偿的原理返回本讲稿第四十七页，共五十七页图图14一一22 振动陀螺仪的基本原理振动陀螺仪的基本原理返回本讲稿第四十八页，共五十七页图图14一一23 等边三角形音片型振动螺等边三角形音片型振动螺仪仪返回本讲稿第四十九页，共五十七页图图14一一24 频率的调整频率的调整返回本讲稿第五十页，共五十七页图图14一一25 不旋转时的电场分布不旋转时的电场分布返回本讲稿第五十一页，共五十七页图图14一一26 旋转时的电场分布旋转时的电场分布返回本讲稿第五十二页，共五十七页图图14一一27 检测电压波形与合成处理检测电压波形与合成处理返回本讲稿第五十三页，共五十七页图图14一一28 偏移特性偏移特性返回本讲稿第五十四页，共五十七页图图14一一29 振动陀螺仪的电路方框图振动陀螺仪的电路方框图返回本讲稿第五十五页，共五十七页图图14一一30 灵敏度与线性特性灵敏度与线性特性返回本讲稿第五十六页，共五十七页图图14一一31 耐振特性耐振特性返回本讲稿第五十七页，共五十七页