[发明专利]一种宽磁场范围测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种宽磁场范围测量方法及装置，涉及磁场测量技术领域，尤其是一种针对中大范围及极大范围的磁场强度的测量方法。本发明技术要点包括：中大磁场测量步骤及极大磁场测量步骤；另外还包括：步骤1：将四个正交配置的磁阻电阻放置到外加磁场中，并获取各个磁阻电阻的阻值；步骤2：将其中两个相互正交的磁阻电阻的阻值带入中大磁场测量步骤计算，若计算过程收敛则判断外加磁场为中大磁场且计算结果为中大磁场的磁场强度及方向；若计算过程不收敛则将四个磁阻电阻的阻值带入极大磁场测量步骤计算，且判断外加磁场为极大磁场，计算结果为极大磁场的磁场强度及方向。

技术领域

本发明涉及磁场测量技术领域，尤其是一种针对小范围磁场、中大范围及极大范围的磁场强度的测量方法。

背景技术

磁阻电阻在待测磁场较小时(磁场强度小于0.1H_AF，H_AF为磁阻电阻的自由层的各向异性场，不同的磁阻电阻其H_AF是不同的，一般说来为几十Oe。Oe为磁场强度单位——奥斯特)具有良好的线性度，测量精度较好。

现有的小磁场测量方法认为在磁阻电阻的难轴方向上灵敏度最高(即磁场方向与易轴方向夹角为90°)，根据磁阻电阻的阻值计算磁场大小及方向时以该方向作为最大灵敏度方向进行计算。

然而我们在研究中发现磁阻电阻的最大灵敏度方向与磁场的夹角并非90°，而是会偏移一定角度。因此，现有的计算模型将不能更加精准的测量计算小磁场。需要基于我们的研究发现提供一种新的小磁场测量方法。

另外，现有的磁阻电阻测量模型难以对中大范围(磁场强度约为4～6H_AF)的磁场进行测量，这是因为：1)磁阻电阻的传感曲线在中大范围由线性趋向饱和，严重非线性，需要建立非线性模型进行计算；2)磁阻电阻的参考层将发生显著旋转，必须考虑参考层的影响；3)磁阻磁畴方向可能发生不可逆翻转，电阻值会跳变，形成两根分叉的不同传感曲线。

当外界磁场极大时，磁阻参考层磁畴发生显著旋转，磁阻电阻进入饱和区。

可见现有的测量方法完全不能适应大磁场范围(磁场范围约为1mOe～2.5kOe)的测量，需要提出一种新的，适用于大磁场测量方法。

发明内容

本发明提供的一种大磁场测量方法，包括：中大磁场测量步骤及极大磁场测量步骤；另外还包括：

步骤1：将四个正交配置的磁阻电阻放置到外加磁场中，并获取各个磁阻电阻的阻值；第一磁阻电阻与第三磁阻电阻位于一条直线上，第二磁阻电阻与第四磁阻电阻位于另一条直线上，所述一条直线与所述另一条直线垂直；

步骤2：若检测到四个磁阻电阻的阻值相对于磁场为0时的阻值变化量小于设定值时，则采用小磁场测量步骤对外加磁场进行测量；若检测到四个磁阻电阻的阻值都变小，则采用极大磁场测量步骤对外加磁场进行测量；

若四个磁阻电阻的阻值均不满足上述两个判断条件，则将其中两个相互正交的磁阻电阻的阻值带入中大磁场测量步骤计算，若计算过程收敛则判断外加磁场为中大磁场且计算结果为中大磁场的磁场强度及方向；若计算过程不收敛则将四个磁阻电阻的阻值带入极大磁场测量步骤计算，且判断外加磁场为极大磁场，计算结果为极大磁场的磁场强度及方向；

其中，中大磁场测量步骤进一步包括：

步骤M1：获取外加磁场中两个相互正交的磁阻电阻的阻值，同时将无磁场时这两个磁阻电阻的初始参考层磁化方向作为给定的参考层磁化方向

步骤M2：根据两个磁阻电阻的阻值分别计算两个磁阻电阻的自由层磁化方向和参考层磁化方向的夹角；

步骤M3：分别根据两个磁阻电阻的给定参考层磁化方向及两个磁阻电阻的自由层磁化方向和参考层磁化方向的夹角计算出两个磁阻电阻的自由层磁化方向；