Der anisotrope magnetoresistive Effekt, kurz AMR–Effekt, wurde schon 1857 von
William Thomson entdeckt. Thomson hatte festgestellt, dass sich der elektrische Widerstand
von ferromagnetischen Materialien durch ein magnetisches Feld beeinflussen lässt.
Erst 120 Jahre später, durch den Einsatz der Dünnschichttechnologie, konnte diese Erkenntnis
in ein technisches Produkt, den MR-Sensor, umgesetzt werden.
Der im Jahre 2007 an Albert Fert und Peter Grünberg verliehene Nobelpreis für Physik, die wichtige Entdeckungen auf der Grundlage dieses Effekts gemacht haben, unterstreicht die Bedeutung dieser Technologie.
Heute hat finden sich mannigfaltige Anwendungen in der Computerbranche, Automobilindustrie und Messtechnik.
Pionieranwender Märzhäuser Sensotech:
Märzhäuser Sensotech war einer der ersten Hersteller, der die MR-Technik im Bereich
der Längenmesstechnik in ein verkaufsfähiges, industrielles Produkt umgesetzt hat:
In Zusammenarbeit mit dem damaligen Institut für Mikrostrukturtechnologie und Optik (IMO)
in Wetzlar wurden magnetoresistive Sensoren speziell für die hochgenaue, magnetische Längenmessung entwickelt.
Vorteile der AMR-Technologie für die Längen- und Winkelmessung:
Hohe Genauigkeit
Aufgrund der hohen Linearität der magneto-resistiven Sensoren werden auch kleinste Magnetfelder und Magnetfeldwinkel präzise erfasst. Für die Längenmesstechnik ist die Qualität der magnetischen Maßstäbe von entscheidender Bedeutung. Märzhäuser Sensotech hat eine besondere Technik entwickelt, mit der Materialien wie Aluminium, Glaskeramik und auch Stahl magnetisch beschichtet und codiert werden können. Das Beschichtungsmaterial erzeugt sehr hohe, homoge Felder mit hohen Feldstärken. Ein Laserinterferometer überwacht dabei die Genauigkeit, mit der das magnetische Gitter aufgebracht wird.
Hohe Auflösung
Aufgrund des guten Rauschverhaltens und der großen Nutzamplitude kann das AMR-Sensorsignal sehr hochauflösend interpoliert werden. Das von Märzhäuser Sensotech angewandte Verfahren der Feldmessung im Stützfeld zeigt das beste Rauschverhalten und hat bei einer Richtungsumkehr keine Hysterese. Es ist allerdings erforderlich, dass der Messkopf präzise über die Maßverkörperung geführt wird.
Ein weiteres Verfahren ist die sogenannte Messung im Starkfeld. Wie der Name schon sagt, wird hier mit einem stärkeren magnetischen Feld gearbeitet. So wird eine deutlich höhere Abstandstoleranz des Sensors zur Maßverkörperung erzielt. Nachteil dieses Verfahrens ist der damit verbundene Hysterie-Effekt, der die Wiederholgenauigkeit sehr stark beeinträchtigt.
Verschleissfreiheit
Das Messprinzip ist berührungslos und damit verschleissfrei.
Robustheit
AMR-Sensoren sind mechanisch äußerst robust.
Darüber hinaus ist auch das Messprinzip störunempfindlich gegenüber Verschmutzung, Strahlung oder Extremtemperaturen. AMR Sensoren werden deshalb im Mars Rover Curiositiy unter den widrigsten Weltraumbedingungen eingesetzt und arbeiten dort seit Jahren beeindruckend störungsfrei.
Dynamik
MR-Sensoren zeichnen sich durch eine sehr hohe elektrische Bandbreite aus. Damit kann das Längen- und Winkelmessprinzip auch bei großen Geschwindigkeiten und Drehzahlen eingesetzt werden.
Zuverlässig - auch bei elektrischen und magnetischen Störquellen
Homogene magnetische Störfelder haben aufgrund eines ausgeklügelten Sensoraufbaus keine Auswirkung auf das Messergebnis. Elektrische Störungen werden durch das metallische Sensorgehäuse und den Kabelschirm wirksam unterdrückt.