金属磁电阻薄膜材料及其在高灵敏度磁传感器中的应用技术开发

上个世纪九十年代迅速发展起来的巨磁电阻（GMR）材料用于制作高灵敏度磁传感器具有广阔的应用前景，如用在计算机硬盘磁头可使硬盘存储密度提高一百倍。目前，其应用正向更广泛领域扩展，如：电子罗盘，磁编码器，磁栅尺，电度表，无损检测等等，具有广阔市场，所以国际上极为重视。目前国际上利用传统的各向异性磁电阻（AMR）材料制作的磁传感器，其磁场分辨率指标为40微高斯，我国还没有这种产品。GMR材料比AMR材料磁电阻变化率大，灵敏度高，国际上目前正在研制巨磁电阻高灵敏度磁传感器，但尚未产业化。本项目就是要在我国实现GMR和AMR材料及其高灵敏度磁传感器的产业化。     

冷规实验研究报告

序言 目前在大量的无油与有油真空系统上,广泛地应用着测量精度高、重复性好和稳定可靠的各类热真空规,并普遍受到人们的重视;但是在反复进行充放气 的真空系统及镀膜机、氦质谱探漏仪和真空自动控制装置中,只要求压强的粗略监测和有强度要求的全金属系统上,冷规还是能充当一个良好的角色。因为它有着结构和测量线路都极为简单的优点,它的灵敏度也比较高;使用中只要管子作到定期清洗,其寿命可达到一劳永逸的效果。在六十年代前后,我国已有人在冷规上作了大量的研究,可是到目前为止,市场上很少见到冷规和冷规测量真空计的出售,其发展速度是比…     

基于电容检测MEMS磁传感器的设计与制作

为实现微型化、低功耗、低成本和高灵敏度的磁传感器,提出了一种基于微型磁扭摆结构的磁传感器,并利用对角度变化非常敏感的差分电容检测技术对磁扭摆的扭转角度进行检测．设计的磁传感器包括微扭摆结构、磁性敏感薄膜和差分检测电容等部分．分析了器件的磁敏感原理和电容检测原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑．利用体硅加工工艺成功制作出了磁传感器样品,并进行了实验测试．测试结果表明磁传感器有良好的线性度和重复性,其磁场检测的电容灵敏度可达到0．2fF／Gauss．根据对磁传感器的热噪声分析,可得到磁传感器最小可分辨的磁场为6．72μT．该磁传感器结构简凑、工艺简单,无需电流激励,大大降低了磁传感器功耗．     

易激发的冷阴极电离计

这只高真空规测量10~(-4)～10~(-8)托。规的特点是在阴极上装了一个点火器。冷规在-2.5KV直流高压下引燃。通常反应时间小于1分钟。线性范围在5×10~(-3)到5×10~(-8)托。并且计算了在各个压强下的最大正负偏差数值。这个数值小于百分之五十。冷阴极电离真空计(以下简称冷规),因无热灯丝,不会因系统突然漏气而烧毁;规管租电源结构简单,且规管灵敏度高。但是普遍认为,冷规在上下限的扩展上比较困难。为解决在低压强下激发和下限的延伸,以激发电离为例曾对潘宁规采取过加辅助针尖、加     

简易正磁控式冷规的研制

目前国内冷规使用不广泛的原因是由于价格较贵，互换性差，量程不够宽，测量误差较大等原因造成。本文讨论了简易正磁控式冷规的电极结构、工作电压、磁钢与放电特性的影响，以及影响冷规零散性、测量上、下限的因素。并介绍了一种价廉，互换性较好，压强低于１０－４托时放电电流与压强呈４５°线性关系，测量范围为１×１０－７～１×１０－１托的冷规。     

冷阴极电离真空规中离子能量的分析

利用１２７°电子能且分析器，测量了冷规内部在低压潘宁放电时的离子能量分布。在压强为２．５× １０－４托、冷规阳极电压为１．６千伏时，得到冷规的轴上电位仅３００伏，离子能量峰值的位置为３５７ 电子伏，半宽度为２２电子伏。在３．０× １０－４托时观察到了放电模式的变化。     

用于地震勘探的新型高精度地震检波器研究

论述了一种新型适合高分辨率地震勘探的高灵敏度、低失真度的高精度地震检波器.为使检波器获得高灵敏度、低失真度,对检波器内的电磁场进行了系统的研究.研究表明:要获得高灵敏度、低失真度的高精度检波器,检波器必须具有磁感应强度高而均匀的气隙磁场.采用辐向磁场磁路设计和检波器结构优化设计.设计中采用辐向冲磁的FeCo基磁钢和专业的磁路设计软件.所设计的检波器获得了理想的气隙磁场,气隙磁场中均匀场的宽为13 mm,磁感应强度为 560mT.所设计的检波器特性参数为:频率:f=10Hz±2.5%灵敏度:S=280mV/cm/s±2.5%阻尼:b=0.7失真度:d<0.05%.     

浅谈动圈仪表示值偏差的调修方法

动圈仪表因其结构简单 ,成本低 ,灵敏度高 ,且工作可靠 ,所以在生产上得到广泛的应用。但动圈仪表经过一段时间使用以后 ,因磁力减弱 ,张丝弹性衰退 ,使仪表示值准确度发生变化 ,偏差甚至超过了仪表检定规程允许的误差范围。调修示值偏差一般使用以下几种方法。1　调整磁分流器动圈仪表测量部分的核心是磁电系直流电流表。在磁路系统中的空气隙外侧装有可调整的磁分流器 ,它是由无剩磁的软铁制成的。其作用是改变动圈仪表磁路系统中的铁芯与极靴之间空气隙中的磁感应强度Ｂ ,从而达到仪表微量规律性误差的调整。当仪表其它部分正常时 ,如检定示值中只是发现仪表指示值比实际值稍低或稍高时 ,此时可不必调整量程电阻 ,只需将磁分流器调一下即可。磁铁系统结构见图 1。当仪表示值偏高时 ,调节磁分流调节片向顺时针方向移动 ,流过磁分路调节片的磁通增加 ,使仪表指示值降低 ;反之当仪表示值偏低时 ,调节磁分流调节片向逆时针方向移动 ,流过磁分路调节片的磁通减小 ,通过动圈的磁通增大 ,使仪表示值增大。所以当仪表示值误差小时 ,一般通过改变磁分流器的调节片位置 ,就能够使仪表值偏差符合规定的要求。2　改变串联电阻ＲＳ动圈仪表示值偏差 ,也可改变...     

基于弱磁的钢丝绳探伤技术研究

依据磁荷分析理论,建立了钢丝绳断丝磁偶极子模型,计算了单丝断口处漏磁场的分布规律。采用正交设计方法对激磁回路参数进行了实验研究,确定了弱磁磁化系统的基本结构与基本参数,实现了磁化与检测的一体化设计。依据弱磁激励情况下钢丝绳缺欠处的漏磁场强度,选择了高灵敏度MR01型磁阻式传感器;给出了多种断丝形态的实测曲线。实验结果表明,基于MR01型磁阻式传感器的钢丝绳磁检测系统,不仅能够实现对小尺寸断口缺陷的有效检测,而且可用于剩磁检测,为钢丝绳探伤技术的发展提供了有价值的科学依据。     

磁控式冷规的放电特性的研究

从冷电离规的放电特性入手、研究了正交电磁场对放电的影响、导出了冷规的几何参量与电磁参量的关系,并分析了限流电阻对冷规放电特性所产生的影响,介绍了校准曲线.制作了一种改进型磁控式冷规,可在永磁钢,低电压下正常工作.放电稳定,测量仪器简单,测量范围从几十帕到10~(-4)帕,是一种很适用的冷阴极电离真空规.初步认为,磁控式冷规的电场和磁场,只有在测量下限延伸到10~(-6)帕后,才需要提高.     

超精密大行程麦克斯韦磁阻驱动器磁场建模与推力分析

为了克服大行程麦克斯韦磁阻驱动器在大气隙下漏磁大幅增加、气隙区磁场分布不均匀且非线性强烈等现象导致的磁场和推力解析模型精度较低等问题,利用考虑综合高斯函数的加权漏磁系数的磁路建模方法,改进了磁阻驱动器的三维漏磁分布计算方式,并得到了可准确描述其推力与输入电流函数关系的解析模型,从而为该类驱动器的设计及控制提供重要依据。首先,建立了大行程麦克斯韦磁阻驱动器考虑漏磁前后的工作磁路,分析了永磁偏置磁路的作用及使用永磁偏置结构后仍具有非线性的原因,并利用安培环路定律和磁路的欧姆定律以及磁场的可叠加性,建立了该磁阻驱动器的推力解析模型。然后,为了优化解析模型,提出了基于高斯曲线的加权漏磁系数计算方法,同时利用有限元仿真软件对大行程麦克斯韦磁阻驱动器的三维磁场分布及漏磁系数进行了分析计算,得到了考虑加权漏磁系数的推力解析模型。最后,搭建了大行程麦克斯韦磁阻驱动器推力测试系统,并通过对比优化前后解析模型计算推力与仿真推力和实测推力,验证了解析模型的准确性。结果表明,优化后解析模型的均方根误差仅为优化前的11.1%,其精度得到有效提升;同时,优化后解析模型计算推力与实测推力之间的均方根误差小于0.6 N,精度较高。研究结果对高端微纳制造装备与测量仪器中新型超精密驱动部件的设计有一定意义和参考价值。     

GMI磁传感器的灵敏度和噪声研究现状

基于软磁非晶材料巨磁阻抗(giant magneto impedance,GMI)效应的传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一。GMI磁传感器具有微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗等特点,在微弱磁场检测方面,具有广阔的应用前景。而高灵敏度与低噪音对GMI传感器尤为重要。然而,由于GMI效应及应用是近十几年刚刚发展起来的新领域,人们更多的关注GMI效应的基础理论研究,而GMI传感器相关理论研究相对较少。基于此,一方面介绍了GMI磁传感器灵敏度和噪声的国内外研究现状,同时介绍了GMI传感器的应用情况。     

电子材料

正韩国开发出具有高灵敏度的可弯曲透明触摸传感器韩国延世大学利用纳米粒子开发出具有高灵敏度的透明柔软压力传感器。目前,透明柔软的可穿戴设备备受关注,但由于技术方面存在局限性,一直无法商用化。该技术需要复杂的表面处理工艺,在提高触摸传感器灵敏度的同时,导致了结构透明度降低,无法同时提高传感器的敏感度和透明度。研究组通过透光性较强的二氧化硅纳米粒子进行制作后,放到触摸传感器表面,利用粗糙的表面,最大限度地提高传感器的感知性能。即使透过触摸传感器,也不会发生     

磁罗经/GPS系统中调频高斯小波变换的应用

提出了一种基于调频高斯小波变换的GPS软故障诊断算法.该算法可以对GPS失锁、方差奇异等软故障进行在线检测.以HMR3000磁罗经和BeeLine GPS实际系统跑车试验数据显示,利用调频高斯小波变换方法后,系统航向可用性从原来的72%提高到了100%;系统的误差减小到原来的60%.因此,调频高斯小波变换方法有效地解决了磁罗经/GPS中在线软故障检测的难题.     

驱动电流对复合结构丝GMI效应的影响

通过化学镀方法在直径为90μm的铜丝上制备了NiCoP/Cu复合结构丝,研究了驱动电流幅值和频率对复合丝的巨磁阻抗效应和磁场灵敏度的影响.研究发现驱动电流幅值增加时能显著增强复合丝巨磁阻抗效应和增加磁场灵敏度.电流大小和频率会改变GMI曲线峰值对应磁场Hp.结果可以用磁化过程和非线性效应来解释.     

新磁灵敏度国际标准在振动冲击计量领域的重要意义

本文介绍了磁灵敏度测试在振动冲击计量领域的重要性,并对ISO 5347-19和ISO 16063-33新旧国际标准从测试方法上进行了对比,介绍了新国际标准中的两种测量方法,从根本上消除了磁灵敏度测试过程中遇到的难题,使测试者更直观的感受到磁灵敏度测试对传感器输出产生的影响.     

反磁控冷阴极电离真空计特性的实验研究

一 引言 由于冷阴极电离真空计没有热丝,不会因为真空系统突然暴露大气而烧毁,规管灵敏度高,测量线路简单,便于操作和维修,能迅速测量及连续指示,适用于记录和自动控制等优点,早已为我国真空冶金工作者所注意,国内许多真空技术工作者也从事过对各种冷规进行比较、分析、创新研究的工作(1),(2),并且在极高真空测量方面用的冷规研究取得了一定的进展(3)。但是,对于量大面广,工业上急需的高真空测量用的冷规,虽然在商品上曾一度出现过,但很快又消失了,至今在国内尚未有一种定型产品。许多工业真空系统,仍然使用玻璃规泡的DL-2型热阴极电离真空…     

采用环形感压薄膜的MEMS电容薄膜真空规设计

感压薄膜的结构改良能有效改善MEMS电容薄膜真空规的压力-电容输出特性。为解决MEMS电容薄膜真空规宽量程与高灵敏度相矛盾的问题,设计一种环形结构的感压薄膜,利用有限元的方法分析对比5种环形结构的感压薄膜在不同压力下的变形与应力分布情况。分析认为,同心圆结构的感压薄膜具有最优异的性能,同等感测面积情况下真空规的压力-电容线性输出测量上限能从圆片结构的1.1×103 Pa延伸到同心圆结构的1.2×104 Pa,圆片结构感压薄膜的真空规在1～800 Pa区间内的压力-电容输出非线性度为3.9%,灵敏度为10.1 fF·Pa–1;同心圆结构感压薄膜的真空规结构在1～8 000 Pa区间内的非线性度为3.6%,灵敏度为1.3 fF·Pa–1。     

ADS注入器Ⅰ真空测量与控制系统研制

本文完成了ADS注入器Ⅰ真空测量系统及其相关设备控制系统的设计,详细阐述了测量方法、控制逻辑、设备组成及通讯协议,分析了PLC阀门控制器工作模式及控制流程。测量和采集真空系统的实时状态,包括皮拉尼、冷规信号的采集和冷规电节点0/1信号采集,分子泵和离子泵等的状态信号。通过分析系统实际运行情况,发现强电磁场对于真空冷规的测量有较大的干扰。因此,对于需要与冷规信号一起联锁控制的真空系统,需考虑该干扰造成的影响。本文采用的相邻两个冷规信号联锁的方案,在一定程度上可避免强电磁场带来的信号干扰引起的系统保护。     

无束腰的磁浸没透镜系统的理论研究和数值模拟

采用曲轴坐标系统 ,导出了磁浸没透镜的宽束曲光轴理论 ,研究了初始正则角动量矩不为零的无束腰磁透镜系统的电子光学性质 ;数值模拟出了能产生缩倍聚场分布的磁透镜结构 ,并计算了具有解析表达式的缩倍聚场的高斯成像性质 ,计算结果与传统的直接计算轨迹的方法一致