巨磁阻效应是磁阻效应的一种,巨磁阻材料就是根据这种特性制成的。利用这材料制成的电阻可以用来检测磁场的变化。图2.1 是巨磁阻传感器的原理图。整个电路由4 个巨磁阻磁敏电阻组成一个惠斯通电桥结构,其中R1,R3 被NiFe 材料的屏蔽,不能感应到磁场的变化。电阻R2,R4 未被屏蔽[46]。在外磁场的作用下,被屏蔽的R1,R3 阻值不发生变化,而没有屏蔽的R2,R4 的阻值改变,使得电桥输出发生变化,电桥的输出结果反应出了外磁场的大小。

电桥两端施加直流电压VCC,R1,R2,R3,R4的初始阻值为R。当施加的磁场方向与巨磁阻传感器的磁敏方向一致时,R2,R4的阻值将会同时增大或者减小,变化量相等,设变化量为△R,则有:



其中,B表示导线电流产生的磁场,I表示被测电流,d表示测量点P和被测导线的垂直距离,θ1和θ2表示测量点P与被测导线两端的夹角。式(2-11)表示的是GMR传感器输出电压V和被测电流I的关系。巨磁阻电流传感器由巨磁阻传感器、磁环、线圈、放大电路、功率放大电路组成。巨磁阻电流传感器主要有两种结构:开环和闭环。下面将会对两种结构的电流传感器的原理及其运用范围进行介绍。