隨著微電子集成技術(shù)以及加工工藝、材料技術(shù)的不斷發(fā)展。電子羅盤的研究制造與運(yùn)用也達(dá)到了一個(gè)前所未有的水平。電子羅盤按照有無(wú)傾角補(bǔ)償可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤,也可以按照傳感器的不同分為磁阻效應(yīng)傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器和磁通門傳感器。

　　磁阻效應(yīng)傳感器

　　磁阻效應(yīng)傳感器是根據(jù)磁性材料的磁阻效應(yīng)制成的。磁性材料(如坡莫合金)具有各向異性，對(duì)它進(jìn)行磁化時(shí)，其磁化方向?qū)⑷Q于材料的易磁化軸、材料的形狀和磁化磁場(chǎng)的方向。

　　磁阻效應(yīng)傳感器一般有四個(gè)這樣的電阻組成，并將它們接成電橋。在被測(cè)磁場(chǎng)作用下，電橋中位于相對(duì)位置的兩個(gè)電阻阻值增大，另外兩個(gè)電阻的阻值減小。在其線性范圍內(nèi)，電橋的輸出電壓與被測(cè)磁場(chǎng)成正比。磁阻傳感器已經(jīng)能制作在硅片上，遲滯誤差和零點(diǎn)溫度漂移還可采用對(duì)傳感器進(jìn)行交替正向磁化和反向磁化的方法加以消除。

　　由于磁阻傳感器的這些優(yōu)越性能，使它在某些應(yīng)用場(chǎng)合能夠與磁通門競(jìng)爭(zhēng)。磁阻傳感器的主要問(wèn)題是其翻轉(zhuǎn)效應(yīng),這是其原理所固有的。

　　如前所述，在使用前對(duì)磁性材料進(jìn)行了磁化，此后如果遇到了較強(qiáng)的相反方向的磁場(chǎng)(大于20高斯)就會(huì)對(duì)材料的磁化產(chǎn)生影響，從而影響傳感器的性能。在極端情況下，會(huì)使磁化方向翻轉(zhuǎn)180。這種危險(xiǎn)雖然可以利用周期性磁化的方法加以消除，但仍存在問(wèn)題。對(duì)材料進(jìn)行磁化的磁場(chǎng)必須很強(qiáng)，如果采用外加線圈來(lái)產(chǎn)生周期性磁化磁場(chǎng)，就失去了小型化的意義，

　　霍爾效應(yīng)傳感器

　　霍爾效應(yīng)磁傳感器的工作原理。如果沿矩形金屬薄片的長(zhǎng)方向通電流I，由于載流子受洛侖茲力作用，在垂直于薄片平面的方向施加強(qiáng)磁場(chǎng)B，則在其橫向會(huì)產(chǎn)生電壓差U，其大小與電流I、磁場(chǎng)B和材料的霍爾系數(shù)R成正比，與金屬薄片的厚度d反比。100多年前發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)，由于一般材料的霍爾系數(shù)都很小而難以應(yīng)用，直到半導(dǎo)體問(wèn)世后才真正用于磁場(chǎng)測(cè)量。這是因?yàn)榘雽?dǎo)體中的載流子數(shù)量少，如果給它通的電流與金屬材料相同，那么半導(dǎo)體中載流子的速度就更快，所受到的洛侖茲力就更大，因而霍爾效應(yīng)的系數(shù)也就更大。霍爾效應(yīng)磁傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，功耗小，價(jià)格便宜，接口電路簡(jiǎn)單，特別適用于強(qiáng)磁場(chǎng)的測(cè)量。但是，它又有靈敏度低，噪聲大，溫度性能差等缺點(diǎn)。雖然有些高靈敏度或采取了聚磁措施霍爾器件也能用于測(cè)量地磁場(chǎng)，但一般都是用于要求不高的場(chǎng)合。

　　磁通門傳感器

　　磁飽和法是基于磁調(diào)制原理，即利用被測(cè)磁場(chǎng)中鐵磁材料磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和勵(lì)磁下其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的一種方法。應(yīng)用磁飽和法測(cè)量磁場(chǎng)的磁強(qiáng)計(jì)稱為磁飽和磁強(qiáng)計(jì)，也稱磁通門磁強(qiáng)計(jì)或鐵磁探針磁強(qiáng)計(jì)。

　　磁飽和法大體劃分為諧波選擇法和諧波非選擇法兩大類。諧波選擇法只是考慮探頭感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的偶次諧波(主要是二次諧波)，而濾去其他諧波;諧波非選擇法是不經(jīng)濾波而直接測(cè)量探

　　頭感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的全部頻譜，利用差分對(duì)磁飽和探頭能夠構(gòu)成磁飽和梯度計(jì)，可以測(cè)量非均勻磁場(chǎng)，同時(shí)利用梯度計(jì)能夠克服地磁場(chǎng)的影響和抑制外界的干擾。 [2]

　　這種磁強(qiáng)計(jì)早在本世紀(jì)30年代開(kāi)始用于地磁測(cè)量以來(lái)，不斷獲得發(fā)展與改進(jìn)，仍是測(cè)量弱磁場(chǎng)的基本儀器之一。磁飽和磁強(qiáng)計(jì)分辨率較高測(cè)量弱磁場(chǎng)的范圍較寬，并且可靠、簡(jiǎn)易、價(jià)廉、耐用，能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在高速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用。

　　因此，它廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，如地磁研究、地質(zhì)勘探、武器偵察、材料無(wú)損探傷、空間磁場(chǎng)測(cè)量等。近年來(lái)，磁飽和磁強(qiáng)計(jì)在宇航工程中得到了重要的應(yīng)用，例如用來(lái)控制人造衛(wèi)星和火箭的姿態(tài)，還可以測(cè)繪來(lái)自太陽(yáng)的“太陽(yáng)風(fēng)”以及帶電粒子相互作用的空間磁場(chǎng)、月球磁場(chǎng)、行星磁場(chǎng)和行星際磁場(chǎng)的圖形。

　　雖然磁通門還存在處理電路相對(duì)較復(fù)雜、體積較大和功耗相對(duì)較大的問(wèn)題，但隨著微系統(tǒng)、微型磁通門和低功耗磁通門的研究，這些問(wèn)題可以得到解決。從三者的比較來(lái)看,基于磁電阻傳感器的電子羅盤具有體積小、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是電子羅盤的發(fā)展方向。lw