如何用磁力計(jì)檢測(cè)車輛的存在或運(yùn)動(dòng)

曾考慮過(guò)使用磁力計(jì)來(lái)檢測(cè)汽車等巨大金屬質(zhì)量的存在？這是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，如使用磁場(chǎng)的接近感測(cè)？那么這個(gè)問(wèn)題的答案是一個(gè)簡(jiǎn)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(jì)檢測(cè)到暴露于其中的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。由于地球像一個(gè)巨大的磁鐵本身，我們使用磁力計(jì)來(lái)檢測(cè)這個(gè)領(lǐng)域，并從中獲得有意義的信息 - 一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案就是智能手機(jī)中的羅盤應(yīng)用程序。地球的磁場(chǎng)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(cè)這種低磁場(chǎng)強(qiáng)度，而不像霍爾效應(yīng)傳感器的測(cè)量范圍在mT（毫特斯拉）區(qū)域。在基于MTJ的傳感器中，感測(cè)機(jī)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(yīng)層，以遵循施加場(chǎng)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(cè)量電阻，從而測(cè)量輸出電壓。

圖1來(lái)自飛思卡爾的磁隧道結(jié)型磁強(qiáng)計(jì)

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

地球磁場(chǎng)線分布
磁場(chǎng)線識(shí)別磁性物質(zhì)周圍磁場(chǎng)的方向。圖2顯示了地球的磁場(chǎng)線分布。它只是一個(gè)簡(jiǎn)單的條形磁鐵周圍的現(xiàn)場(chǎng)線。如圖所示，地球的磁場(chǎng)線在任何特定的地方均勻分布。然而，場(chǎng)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(chǎng)1

黑色金屬的場(chǎng)變形通過(guò)
在這一領(lǐng)域放置“高度可滲透”的金屬，有可能扭曲這種均勻的場(chǎng)（圖3）。通過(guò)高滲透性，我們的意思是這種黑色金屬允許對(duì)應(yīng)于外部磁場(chǎng)的最大量的磁通線通過(guò)它們。換句話說(shuō)，我們可以通過(guò)暴露于外部施加的磁場(chǎng)來(lái)輕松地磁化它們。如圖3所示，當(dāng)汽車的金屬體（鐵）穿過(guò)地球場(chǎng)時(shí)，磁通線被吸收到金屬中，導(dǎo)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(chǎng)線變形。

圖3地球的磁場(chǎng)線被汽車黑色金屬扭曲

現(xiàn)在想象一下磁力計(jì)放置在這個(gè)領(lǐng)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(chǎng)。然而，當(dāng)車輛通過(guò)傳感器時(shí)，它扭曲地球的磁場(chǎng)，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(dāng)車輛通過(guò)時(shí)，傳感器捕獲該可變模式，如圖4所示。所得到的時(shí)間序列圖或“簽名”標(biāo)識(shí)車輛已經(jīng)通過(guò)傳感器的事實(shí)。事實(shí)上，如果您仔細(xì)觀察簽名，我們甚至可以獲得“定向”信息。

圖4車輛通過(guò)磁傳感器時(shí)獲得的簽名

好的，現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了車輛檢測(cè)背后的基本概念，在下一個(gè)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(jì)進(jìn)行車輛檢測(cè)的一些障礙。