基于MEMS技术的磁通门传感器制备研究

基于MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）技术的微型磁通门传感器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、灵敏度高等传统磁通门器件无法比拟的优点。为此对磁通门的原理与结构进行了阐述,并介绍了3种典型磁芯结构微型磁通门传感器的研究现状,指出提高精度、缩小体积、集成化制造、数字化设计、批量化生产是微型磁通门传感器的发展趋势。     

基于磁通门技术的方位传感器设计

磁通门技术是一种非电量磁测法，它利用由高磁导率、低矫顽力的软磁材料作成的铁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量电势的特征，然后通过高性能的滤波器测量偶次谐波分量。文中介绍了以磁通门技术为工作原理的方位传感器设计，主要包括磁通门的工作原理、铁芯的热处理工艺、二轴磁通门传感器的结构设计及电路原理。     

电流输出型磁通门传感器的灵敏度

研究了电流输出型磁通门传感器的灵敏度，一般磁通门的灵敏度随次级线圈匝数增加而增加，导致了灵敏度磁通门体积大，闭环工作时动态性能差，通过理论推导得出，忽略线圈的铜电阻和耦合电容的容抗时，电流型磁通门的灵敏度与次数线圈匝数成反比，因而可在小体积下获得高灵敏度和优越的动态性能。研制了6只次级线圈匝数不等双铁心电流输出型磁通门进行试验，用最小二乘法对实验数据进行了分析，结果表明理论推导与试验结果基本一致，分析还表明，若考虑次数线圈的铜电阻和耦合电容的容抗，用次数线圈匝数的倒数及其二次项表示电流输出型磁通门的灵敏度具有更高的精度。     

基于磁通门和磁阻传感器的混合宽带磁传感器的研究与设计

在地磁探测领域,被测磁信号幅值范围和频率范围都较宽,文中利用磁通门传感器低频段噪声密度低,TMR传感器工作频率高、高频段噪声密度低的特点,根据互补滤波的数据融合方法,对磁通门和TMR分别进行低通和高通滤波,并在FP GA平台上通过数字滤波和比较判断的数据融合方式,将2种传感器的输出在频带上进行"拼接",实现了两种磁传感...     

磁通门传感器接口ASIC设计(英文)

基于磁通门传感器的二次谐波选择法原理,采用0.6 μm,N-well标准模拟CMOS工艺,设计并实现了磁通门传感器专用集成电路接口(ASIC).这种集成磁通门接口电路能够减小传统分立元件接口电路的体积,降低系统能耗,满足航天、军事等领域的微型化、低功耗需求.在分析磁通门传感器结构和特点的基础上,完成了激励电路及检测电路的设计,芯片面积为2.0 mm×2.0 mm,并采用HSPICE对电路各部分功能及其指标进行验证.对与微型磁通门探头集成的电路系统进行了测试,结果表明,当测量范围为±90 μT时,灵敏度可达16.5 mV/μT;在5V电源电压下,其功耗为35 mW.     

非晶合金带巨磁阻抗效应新型磁传感器研究

介绍了非晶合金带巨磁阻抗（GMI）效应的产生机理,对样品进行脉冲电流退火,获得了显著的GMI效应。实验分析了样品阻抗变化率随外加磁场、样品最大阻抗变化率随激励电流频率的变化关系。通过优化工作参数,提高了传感器的灵敏度、线性度和量程。在样品上均匀绕400匝线圈,以提供偏置磁场,将传感器的工作点移至线性区域。室温环境下,在激励电流频率f=1 MHz、有效值Irm s=25 mA、测量范围为±10 A/m时,传感器的测量精度优于0.96%,灵敏度为16.5 mV/Am^-1,在弱磁检测领域具有很好的应用前景。     

基于磁通门传感器的弱磁场检测方法

为了实现对弱磁场的检测,研究了磁通门传感器原理,建立了磁通门传感器数学模型;采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC 6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器,结合DDS(直接频率合成器)激励电路和虚拟仪器构成磁通门磁强计.虚拟仪器上磁场调零功能可实现磁通门磁强计在不同磁场环境下的归零校准,对弱磁场的测量更加精确.经对比实验,选择激励信号频率为10 kHz,激励幅值为5V,此时该系统灵敏度较高.在稳定可控磁场中,利用特斯拉计对系统进行定标,实验结果表明,磁通门磁强计线性度较好,分辨力达μT级.     

双轴磁通门传感器的仿真设计与制备

微型磁通门传感器是一种利用PCB(印刷电路版)技术制作的新型磁通门传感器,磁芯为十字交叉状双轴结构.介绍了传感器磁芯与线圈的组成结构,利用模拟软件Flux3D对传感器进行建模并仿真测试.最终制备的传感器尺寸为58.1mm×57.3mm,测磁范围±60μT,磁敏感度达到0.37mV/μT.仿真结果与试验结果基本相符合,证明了仿真设计与制备工作的可行性.     

大孔径开合式磁通门电流传感器探头参数设计

针对海洋工程中迫切需要的大孔径开合式腐蚀电流检测方法,设计了开合式磁通门电流传感器的探头,并通过将待测电流带来的磁场偏置影响代入磁芯磁导率,联立磁芯磁路方程和检测线圈的电路方程,结合相量法得出了开合式磁通门电流传感器的检测线圈电流脉冲计算公式,为大孔径开合式磁通门电流传感器的探头设计提供了理论依据,同时结合COMSOL仿真软件建立了有限元仿真分析模型,以720 mm孔径的磁通门电流传感器为例,从绕线方式、结构设计等方面分析计算了待测电流引起的磁场偏置,讨论了不同探头参数对磁通门脉冲的影响,对于传感器后处理电路的设计具有一定的参考价值。     

双磁芯磁通门式传感器磁对称性的频谱分析方法

双磁芯磁通门式传感器作为消磁电流控制系统中的控制元件,其磁对称性直接影响消磁系统的零场输出误差及控制误差,对此提出了一种双磁芯磁通门式传感器磁对称性的频谱分析方法.该分析方法根据双磁芯磁通门式传感器的工作频率特性,通过对消磁系统控制信号的频谱分析,评估磁传感器的磁对称性能.实验证明,该分析方法能够较准确地评估双磁芯磁通门式传感器的磁对称性能,评估结果能作为消磁系统控制误差的分析依据,具有实用性及可行性.     

非晶丝磁电阻抗效应新型磁场传感器

研究了利用近零磁致伸缩系数钴基非晶态合金丝材料(Fe0.06Co0.94)72.5Si12.5B5的磁电阻抗(MI)效应制作的新型弱磁场传感器采用含有丰富谐波分量的窄脉冲电流作为励磁信号对非晶丝直接励磁，使传感器具有灵敏度高、响应快的优点．对传感器的工作原理进行了分析，并设计了传感器的信号调理电路．它可应用于弱磁信号检测领域。     

基于巨磁阻抗效应的新型微磁近感探测技术

在分析FeCoSiB材料的非晶丝物理特性和巨磁阻抗效应的基础上,通过对现有磁传感器电路具体形式和算法的改进,设计了基于非晶丝巨磁阻抗效应和谐振桥路的新型微磁传感器探测电路,保证了系统的高灵敏度、快速响应及低功耗等特性.同时,基于巨磁阻抗理论,提出了用非晶丝微磁传感器取代普通磁性元件,并采用DSP+CPLD进行数据处理的方法,确保电路的实时性,为今后微磁近感技术在电子探测和定位方面的改善与提高提供了技术支撑.     

基于铁基非晶态合金细丝的微压力传感器

对一种利用Fe基非晶态软磁舍金细丝作为敏感材料的新型微压磁式压力传感器进行了可行性研究.介绍了这种传感器的结构、工作原理、输出特性以及主要参数的选择.通过试验,分析了传感器的静态特性.试验结果表明:这种传感器的最大线性误差为1.ll％F.S,最大不重复误差为0.85％F.S,未经放大的最大灵敏度为2.19 mV/kPa.另外,这种传感器结构简单,工作可靠.     

基于非晶态合金丝传感器的人民币磁性安全线测量系统

构建了基于非晶态合金丝的纸币防伪安全线测量系统。该系统包括硬件和软件2个部分。硬件主要由传感器与PC机组成。传感器采用单非晶丝磁芯双绕组结构的磁敏探头,改善了传感器的性能,可更精确地检测纸币上的微弱磁信号。介绍了传感器的工作原理,并设计了传感器的信号处理电路,对研制中的关键技术进行了分析。通过LabVIEW软件,实现数据的自动采集和分析。实验表明:该系统使用简单、灵敏度高,并能方便的对测量数据进行存储和分析。     

非晶镍铁磁敏薄膜的巨磁阻抗效应

采用异常电沉积法在厚度为60～80μm的铜基片上制备了非晶镍铁磁敏薄膜,厚度为25～30μm.非晶镍铁磁敏薄膜具有优异的软磁性能,感生的切向各向异性会使薄膜在切向方向上形成磁畴,在薄膜纵向的交流电流驱动下产生振荡,导致非晶薄膜的阻抗变化.在10kHz～1MHz范围内研究了复合NiFe/Cu/NiFe磁敏薄膜与单层NiFe薄膜的巨磁阻抗效应特性.频率为40kHz时,在饱和磁场下,巨磁阻抗变化率达到最大值30%,复合NiFe/Cu/NiFe磁敏薄膜比单层NiFe薄膜的具有更明显的巨磁阻抗效应.     

新型非晶态合金丝磁场传感器的研究

研究了利用近零磁致伸缩系数的钴基非晶丝材料制成的新型磁场传感器。它具有线性度好、灵敏度高、频响快、温度稳定性高、体积小等优点。对该传感器的工作原理进行了分析,给出了部分实验结果,并介绍了研制中的一些关键技术。     

基于ARM的三端式磁通门传感器

传统磁通门传感器受环境变化影响较大,文中设计了一种基于ARM的三端式磁通门传感器.传感器对磁通门信号进行数字化处理,把二次谐波的积分值反馈到磁通门线圈中,最后在计算机上显示磁场大小与方向.软件取代了模拟电路中带通滤波、相敏检波和积分等环节.实验结果表明:设计的三端式磁通门传感器具有较好的稳定性和线性度.     

基于SoC与CPLD的数字化三轴磁通门传感器

提出了一种基于混合信号系统级芯片（SoC）和复杂可编程逻辑控制器（CPLD）的数字化三轴磁通门传感器信号调理系统。利用硬件完成对信号的采集、滤波处理、传输等功能,并编写了相应的数据处理算法,从而降低了成本,缩减了面积。实验结果表明：与传统磁通门传感器相比,误差减小,温度性能与输出稳定性得到了改善。