基于MEMS硅基谐振器的磁场传感器最新进展

随着智能时代的到来,磁场传感器已经广泛应用于移动设备中,为用户提供定位和导航等服务。目前,基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低,不需要外加磁性材料,且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为10μT～1 T,并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT～1 T),其性能主要取决于磁性材料。除了以上2种方式外,由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测,具有体积小、功耗低、性能优异且与CMOS工艺兼容等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法,并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。     

梳状谐振式磁场传感器设计

给出了一种新型梳状微机械谐振式磁场传感器的设计.采用静电激励和静电检测,通过罗伦兹力的反馈将磁场的大小转变为频率输出.对结构模型进行简化,推导出了本征频率的计算公式并进行了ANSYS模拟.通过尺寸的设计,该传感器的灵敏度可以达到258 kHz/T.     

梳状谐振式磁场传感器设计

给出了一种新型梳状微机械谐振式磁场传感器的设计。采用静电激励和静电检测，通过罗伦兹力的反馈将磁场的大小转变为频率输出。对结构模型进行简化，推导出了本征频率的计算公式并进行了ANSYS模拟。通过尺寸的设计，该传感器的灵敏度可以达到258kHz/T。     

梳状谐振式磁场传感器设计

给出了一种新型梳状微机械谐振式磁场传感器的设计。采用静电激励和静电检测,通过罗伦兹力的反馈将磁场的大小转变为频率输出。对结构模型进行简化,推导出了本征频率的计算公式并进行了ANSYS模拟。通过尺寸的设计,该传感器的灵敏度可以达到258kHz/T。     

光纤微弱磁场传感器技术研究进展

文章扼要评述了光纤微弱磁场传感器的工作原理及在换能器、信号处理感器等阵列等方面的研究进展。     

基于硅桥结构的MEMS磁场传感器

提出了一种基于硅桥结构的MEMS磁场传感器结构。其结构由制作在硅桥敏感膜表面的惠斯通电桥和在膜中间沾上铁磁体制成。当传感器处于磁场中时,铁磁体在外磁场中磁化产生磁力,磁力会使硅敏感膜弯曲从而引起压阻改变进而使惠斯通电桥产生电压输出以达到测量磁场的目的。文章通过有限元软件仿真对铁磁体的尺寸进行了优化。实验结果和理论结果较接近。实验测得该传感器最大灵敏度为48mV/T,分辨率为160μT,该传感器可以用来进行强磁场的测量。实验结果结果表明:传感器的重复性和动态响应时间分别约为0.66%和150ms。     

MEMS传感器的真空密封技术

文章介绍了MEMS传感器的几种真空密封方法，提出了一种真空密封方法的设想。     

无线磁场传感器网络

无线磁场传感器网络是一种多学科多技术结合的产物,其可以对进入网络的目标进行实时检测。本文采用巨磁阻抗传感器为网络节点组建无线磁场传感器网络,对移动目标进行了测量,并对结果进行了分析。     

悬臂梁光纤光栅磁场传感器

介绍一种新的磁场传感器的原理,传感元件为贴在等腰三角梁上的光纤光栅。实验上测得该传感器的灵敏度为18．1T/nm,与理论值17．6T／nm相吻合。     

多驱动电极垂直限幅振动式微型电场传感器

设计了一种具有四个驱动电极和独特支撑结构并基于MEMS技术制作的微型电场传感器。该传感器的四个驱动电极具有完全相同的形状，在使用时可以将其中的两个用作驱动，另外两个作为振动检测电极．监控振动情况。传感器的支撑结构可以限制振动幅度，使传感器在脉冲信号驱动下也能稳定工作。因此该电场传感器除了具备其它微型电场传感器的优点以外．还可以根据应用场合的需要选择不同的驱动模式。从而可以根据具体应用的要求，使用较简单的测试系统减轻重量，或使用较复杂的测试系统提高测试的精度和稳定性。本文介绍了此种传感器的结构，工作原理以及三种不同的驱动模式的实现方法．并讨论了不同模式的应用场合。     

MEMS传感器现状及应用

MEMS传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了MEMS传感器的分类和典型应用。其次,对MEMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的MEMS传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEMS压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEMS传感器的发展趋势进行了展望。     

一种用于压力传感器的温度控制系统设计

针对SiC高温MEMS压力传感器易受温度影响,产生零点漂移、测量误差增大等问题,设计了一种温度控制系统,根据科恩-库恩公式建立了系统的数学模型,采用参数自整定PID控制算法,克服了纯PID控制有较大超调量的缺点,实现了一个温度控制系统。利用Matlab仿真软件的Similink模块建立系统的仿真模型,通过仿真和测试验证系统满足设计要求。解决了大温度范围下压力传感器难以补偿的问题,使得压力传感器在高温环境下的应用得以实现,提高了压力传感器的稳定性。     

汽车轮胎压力传感器芯片与应用

运用硅平面工艺和MEMS微机械加工工艺技术,设计采用了单岛膜结构及其数学模型,开发汽车轮胎压力监测专用传感器IC芯片,用于TPMS系统;本文提出了汽车轮胎压力传感器芯片新的设计数学模型、方法和结构,测试分析其参数性能指标,经过结构转化及应用研究表明拓展功能和应用范围的必要性和可行性。     

采用超磁致伸缩薄膜的光纤磁场传感器

采用马赫-曾德尔干涉仪,对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试.结果表明:在1 kHz调制频率附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1 kA/m的条件下,系统输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50 kA/m的直流磁场范围内,传感器可探测的最小磁场变化为8.6×10-2A/m.     

Update: Magnetic Field Sensors Could Help Halt Runway Crashes

Air-traffic control is a complex and high-stress business. Mistakes are not allowed. And it's not limited to directing planes for takeoff and landing - a job that's been memorably described as three-dimensional chess. It also includes keeping track of where planes are on the ground. According to safety watchdog Eurocontrol, in 2005 alone there were 600 occasions when people, cars, or planes crossed Europe's airport taxiways when they shouldn't have. In fact, the most deadly airline accident ever happened on the ground: in 1977, two 747 jumbo jets collided in the Canary Islands, killing 583 people. Most big airports have expensive ground-radar systems to keep track of where the hundreds of moving planes are on the sprawling tarmacs. But ground radar sometimes reflects off buildings and terminals, leaving small gaps in coverage. Smaller airports like the one in Thessaloniki, Greece, can't afford ground radar. Such blind spots on the ground at airports large and small have prompted European researchers to explore the use of fluctuations in the Earth's magnetic field to better pinpoint where planes are on busy taxiways. The results, researchers say, show that using US $150 sensors can fill in the blind spots.     

MEMS传感器开创汽车主动安全系统的新时代

本文试图让从事汽车电子系统设计的工程经理以及工程师概要了解MEMS传感器在汽车安全系统设计创新中的应用,全球主要MEMS传感器系统制造商和半导体公司,从而了解产业发展的现状和趋势。     

微马达结构、气隙磁场和绕组层数对微马达输出力矩的影响

电磁型微马达以其输出力矩大、运行寿命长、易于实用化的优点成为微机电系统、微型机器人和微型可动部件理想的驱动器。从微马达结构1气隙磁场、转子厚度、转子写入磁极数和定子绕组的层数对微马达输出力矩的影响进行了分析和讨论。     

Magneto-Optic Fiber Bragg Gratings with Application to High-Resolution Magnetic Field Sensors

Magneto-optic fiber Bragg gratings （MFBG） based on magneto-optic materials have a lot of potential applications for sensing and optical signal processing. The transmission and reflection spectra of guided optical waves in the MFBG are investigated. According to the sensitivity of MFBG spectral lines to the magneto-optic coupling intensity varying with applied magnetic field, a novel magnetic field sensor of high-resolution up to 0.01 nm/（kA/m） is predicted.     

射频微机电系统技术现状

较全面地介绍了 RF MEMS 器件、由 RF 器件构成的组件及应用系统,并给出了一些新的典型示例。通过比较 RF MEMS 器件与传统微波器件在性能、尺寸等各方面的差别,可以了解 RF MEMS 技术在相控阵雷达上运用的优势。