磁阻角度传感器在石油井径测井仪中的应用

石 油 仪 器 P E T R oL E UM I N S T RU ME NI S 2 0 1 2年 6月 · 开发设计 · 磁阻角度传感器在石油井径测井仪中的应用 陈国栋 宋滨滨 王建 红 ( 中海油田服务股份有限公司油 田技术事业部 河北 燕郊 ) 摘 要 ：文章讲 述 了基于磁 阻效应 的磁 阻角度传 感 器的- 7 - 作 原理 。介 绍 了角度 的 相关 计算方 法 以及磁 阻角度 传感 器在 井 径测 井仪 中的应 用。 关 键 词 ：磁 阻效应 ；传感 器 ；角度 ；坡 莫合 金 中图法 分类号 ：P 6 3 1 ． 8 1 文献标识 码 ：B 文章编号 ：1 0 0 4 — 9 1 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 3 — 0 0 1 0 — 0 2 0 引 言 随着传感器技术的发展 ， 角度传感器成为仪表测 量、工业 自动化、 航空航海领域的一种重要传感器 。 基于磁 阻效应的磁 阻角度传感器以其体积小 ，功耗 低 ，测 量 精 度 高 ，抗 干扰 能 力强 ，温 度 漂 移 小 等 优 点 ， 在 各个 行业 中得 到 了广 泛 的应用 。 在 石油 测井 行 业中， 可以利用磁阻角度传感器作为井径测井仪的核 心传感器 ，采用非接触测量角度的方式来测量井径 ， 解决传统井径测井仪采用接触式机械测量臂带动滑动 电位器的测量方式所导致 的高温特性差 、测量精度 低 、不易密 封 、在 恶劣环 境下作 业 时性 能不稳 定 的问 题 。 本 文 突破 了传统 的设计 思路 ，提 出了 一种 基 于磁 阻角度 传感器 的新 型 的井径 测井 仪 。 1 磁 阻传感器的工作原理 1 ． 1 磁 阻效应 某些 金属或半 导体在磁 场 中阻抗发 生变化 的现象 叫磁阻 效应 。 对 如图 1 所示 的半导 体薄 片施 加恒 定 的 直流 电流， 。当薄 片置 于图示 所示 的磁 场 中时 ，半导 体 内的载流子将受到图示洛仑兹 力 的作用而发生偏 转， 导致m 、 端产生电荷积聚 ，因而产生霍尔电场 。 此时 ， 载流子将受到电场力 的作用，方向与洛仑兹 力方向相反。 如果某一速度的载流子所受到的电场力 ． 和洛仑兹力 正好抵消 ，那么小于该速度的载流子 将发生偏转 ， 因而沿外加电场方向运动的载流子数 目 将减 少 ，使 该方 向 的电阻 增大 ，表现 为磁 阻效应 。通 常用电阻率的相对改变量来表示磁阻： MR 一 一P — B- — PO P......