如何用磁力計檢測車輛的存在或運動

曾考慮過使用磁力計來檢測汽車等巨大金屬質(zhì)量的存在？這是一個簡單的概念，如使用磁場的接近感測？那么這個問題的答案是一個簡單的答案，但是，這樣的概念就像人們期望的那樣棘手。

我們都知道磁力計檢測到暴露于其中的磁場的強度。由于地球像一個巨大的磁鐵本身，我們使用磁力計來檢測這個領域，并從中獲得有意義的信息 - 一個簡單的解決方案就是智能手機中的羅盤應用程序。地球的磁場范圍約為25 - 65μT（微特斯拉）。

磁性隧道結(jié)傳感器
磁隧道結(jié)（MTJ）傳感器（如飛思卡爾-FXOS8700CQ和MAG3110的傳感器）能夠以高靈敏度檢測這種低磁場強度，而不像霍爾效應傳感器的測量范圍在mT（毫特斯拉）區(qū)域。在基于MTJ的傳感器中，感測機構(gòu)由兩層組成：“固定”磁性層（特定方向上的固定磁性取向）和“自由”感應層，以遵循施加場的方向。這樣調(diào)制了基于麥克斯通的配置（如圖1所示）的測量電阻，從而測量輸出電壓。

圖1來自飛思卡爾的磁隧道結(jié)型磁強計

車輛檢測的概念
現(xiàn)在讓我們看看如何檢測地球磁場的變化將幫助我們實現(xiàn)車輛存在檢測的目標。

地球磁場線分布
磁場線識別磁性物質(zhì)周圍磁場的方向。圖2顯示了地球的磁場線分布。它只是一個簡單的條形磁鐵周圍的現(xiàn)場線。如圖所示，地球的磁場線在任何特定的地方均勻分布。然而，場線到地球表面的入射角從極（90?）到赤道（0?）是不同的。

圖2地球磁場1

黑色金屬的場變形通過
在這一領域放置“高度可滲透”的金屬，有可能扭曲這種均勻的場（圖3）。通過高滲透性，我們的意思是這種黑色金屬允許對應于外部磁場的最大量的磁通線通過它們。換句話說，我們可以通過暴露于外部施加的磁場來輕松地磁化它們。如圖3所示，當汽車的金屬體（鐵）穿過地球場時，磁通線被吸收到金屬中，導致磁通線分布不均勻。取決于金屬的濃度，磁通線被或多或少地吸收，從而如圖所示使場線變形。

圖3地球的磁場線被汽車黑色金屬扭曲

現(xiàn)在想象一下磁力計放置在這個領域，如圖3所示。在車輛接近傳感器之前，傳感器將經(jīng)歷均勻的場。然而，當車輛通過傳感器時，它扭曲地球的磁場，并產(chǎn)生增加的磁通線路濃度的區(qū)域和降低的磁通線路濃度。當車輛通過時，傳感器捕獲該可變模式，如圖4所示。所得到的時間序列圖或“簽名”標識車輛已經(jīng)通過傳感器的事實。事實上，如果您仔細觀察簽名，我們甚至可以獲得“定向”信息。

圖4車輛通過磁傳感器時獲得的簽名

好的，現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了車輛檢測背后的基本概念，在下一個系列中，我們可以討論更多關(guān)于理想的傳感器位置以及使用磁力計進行車輛檢測的一些障礙。