基于隧道磁电阻(TMR)效应的齿轮传感器设计与性能

采用有限元软件对TMR齿轮传感器进行模拟仿真,对比分析后发现凹槽形长方体磁体可以有效优化齿轮传感器的磁路结构。根据齿轮传感器的特点和应用,分析了相关的TMR性能参数,采用最小电阻间距0.25mm的TMR芯片结构设计,以惠斯通电桥为基本的连接方式,制备出一系列基于TMR效应的齿轮传感器。通过示波器采集传感器模拟输出,全面分析了TMR芯片电阻间距、齿轮周期间距、空气间隙等因素对输出的影响,结合方波输出信号,对传感器进行功能性验证。结果表明,此传感器具有信噪比高、响应频率高、温度特性好、大的空气间隙等特点,可实现对齿轮的速度、移动方向、缺齿等方面的检测,具有广阔的工业应用前景。     

基于隧道磁电阻的直流传感器设计

为解决直流大电流计量需求,设立了一种基于隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)直流传感器的大电流测量和干扰误差消除方法.首先推导了TMR传感器电流测量的开环传递函数,分析了其开环增益相关的参数变量特性;提出采用最小均方根(least mean squares,LMS)的数据处理方法,检测磁感应强度,以三台磁传感器为例,计算得出该工况下的磁场估算值;最后,通过算例仿真,验证了本文所提出方法的有效性.     

基于TMR的微型非接触式高压电流传感器

电力系统传感器的智能化、微型化、便于安装免维护是未来发展的趋势。磁电阻效应作为电流测量的一种新技术,其微小的器件尺寸以及测量手段带来了大幅缩小电力系统电流传感器体积的可能,同时有助于实现便利的带电安装。因此,此处在研究和对比国内外几种主流的电流测量原理以及电力系统测量技术后,提出了两种基于隧道磁电阻（TMR）的电流测量方法,在此基础上设计了一种安装便捷、高可靠的基于TMR的非接触式高压电流传感器,并进行实验分析验证其测量效果。     

非线性电阻灭磁及过压保护应用

文章对灭磁及过电压保护的方法、原理、技术参数以及安装、维护作了较详细的介绍。其中非线性电阻的应用对保护电机正常运行起到了关键作用。     

磁电阻(MR)和巨磁电阻(GMR)测试系统

介绍了一种自动测试一般磁电阻和巨磁电阻材料MR比、GMR比的方法。用直列式四探针加载恒流和读出电压信号,由电磁铁提供外加磁场,在新的测试理论模型基础上通过并行8255A接口,控制多路开关选择,将模拟信号经过A/D数模变换后,再经精密放大器放大,最后采用计算机处理输出测试曲线。该系统在外磁场(μ0H)0~30mT范围,GMR比测试精度为±0.1%。     

磁传感器阵列技术及其应用

磁测量技术被应用于越来越多领域的同时,单个磁传感器仅能测得被测磁场中某点处有限信息的局限性也逐渐显现出来。为了提高磁测量技术性能,扩大磁场测量的空间尺度和范围,并且实现对磁场信息更深层次、更多视角的利用,磁传感器阵列技术逐渐发展起来。文中基于对磁传感器阵列技术在几个领域应用实例的整理和归纳,总结出磁传感器阵列技术具有测量范围大、准确度高、可靠性好、可与时间和空间进行联合解算等优点,但同时也存在成本高、控制难度大、存在位置校准误差和噪声干扰等不可回避、必须解决的问题,进而展望了磁传感器阵列技术的发展前景。     

基于磁特性分析的输电导线交流电阻计算

架空导线作为输送电力的载体,其交流电阻对导线输送容量及线路损耗有直接影响。文中对巴雷特(Barrett)提出的关于导线交流电阻计算的等效电路模型做了改进并称之为磁特性分析法,计及复合磁导率随温度的变化和线芯导电性,考虑不同层铝绞线之间的温差,以及采用与磁通量计算区域边界吻合的圆弧形电流微元。分别以该法、摩根法(Morgan)和日本JCS 0374算法对一种铝包钢芯铝绞线计算了交直流电阻比,结果显示磁特性分析法计算值相对另外两种方法偏小,理论分析认为该法计算结果更为接近实际。     

电阻式电压传感器的结构设计及误差特性

电磁式电压互感器是电力系统测量电压的主要装置。需进行二次变压，才能将电网上的信号变为电子测量装置可用的信号。采用电阻分压器来替代电磁式电压互感器，可将初级电压直接转化为10V以内的微信号，具有体积小、传输频带宽、不存在饱和问题、无谐振点等优点。文中从路的角度分析了该分压器的误差特性，从场的角度比较了几种传感器结构方案，分析了各方案的幅值误差、相角误差及最大场强，从而得到了一种最佳方案，并分析了该方案的幅值误差的频率特性。     

磁电阻传感器的应用及其若干问题

简要介绍了几款重要磁电阻传感器的最新应用,侧重从器件的选材、磁参数优化及器件应用评价等方面进行介绍,并就应用中值得注意的若干问题提出自己的看法。     

基于TMR元件的电流传感器的研制

以50A的电流传感器为目标,建立了通电导线的磁场模型,利用有限元仿真软件计算出通电导线周围的磁场。基于在通电导线上方的两个位置磁场大小相等、方向相反的特点,设计了全桥拓扑结构的TMR元件。采用IrMn/CoFeB/Ru/CoFeB/MgO/CoFeB/NiFe/Ta的磁隧道结膜层结构,制备得到的TMR元件灵敏度为4.4mv/v/Oe,线性范围达到15Gs,offset仅为1%Vcc。利用该TMR元件构建的开环电流传感器,精度达到了1%,证明了TMR元件能够被用于电流传感器中。     

基于TMR传感器的脉冲涡流C扫描成像技术研究

针对直线结构的阵列探针存在探针越远离线圈内径位置,存在相同位置缺陷的差分信号峰值越小的问题,提出了基于 TMR 传感器在同一激励线圈内半圆弧“等横向间距”布置的方法,并设计了一款新型脉冲涡流 C 扫描成像装置。 研究结果表 明,对于铜板不同形状的缺陷,通过 C 扫描并对扫描结果进行折算和阈值分割后绘制的等高线图能够很好地复现缺陷的形状, 成功实现了铜板不同形状缺陷的二维成像,进而验证了该方法的有效性和可行性。     

基于LMS的环型TMR阵列传感器滤波算法设计

针对环型TMR传感器阵列测量电流时易受外界环境的干扰,提出一种磁阵列自适应测量方法。根据毕奥萨伐尔定律分析环型磁阵列的测量原理。提出了一种基于最小均方根(Least-Mean-Squares,LMS)方法,为磁阵列测得的磁场强度设计自适应滤波算法,即将某一段时间的传感器测量磁场作为输入,并过滤外界的杂散磁场信号,能够实现对外界磁场的自适应屏蔽。进行了数值仿真分析和搭建了实验平台,验证了所提方法的正确性及有效性。     

隧穿磁阻(TMR)电流传感器失调与噪声消除技术

采用隧穿磁阻（tunnel magnetoresistance，TMR）磁性元件的电流传感器具有精度高、体积小、功耗低等优点，在泛在电力物联网全面感知系统建立中具有很好的应用前景。TMR电流传感器的低频噪声与失调电压会对监测精度造成严重影响。针对该问题，文章分析了TMR电流传感器低频电路磁电阻薄膜1/f噪声、电路热噪声以及电路不匹配造成的失调噪声，提出了2种噪声消除方法：硬件电路斩波技术抑制噪声和基于自动调零原理的数值式自校正方法。通过实验实测，提出的方法能够抑制零点漂移电压，为高精度TMR电流传感器在泛在电力物联网中的应用提供技术支撑。     

基于GMI效应的磁传感器研究与发展现状

巨磁阻抗(GMI)效应的出现,使磁传感器在弱磁检测领域的小型化、高灵敏度、快速响应和低功耗方面成为可能,基于GMI效应的磁传感器具有广泛的应用发展前景,是近年来磁传感器领域的研究热点之一.本文从不同敏感材料类型的角度介绍了巨磁阻抗磁传感器的国内外研究现状,着重对传感器的敏感材料、结构形式、处理电路及性能做了介绍,并指出...     

Cantilever beam temperature sensors for biological applications

This review presents two types of cantilever beams employed as highly sensitive temperature sensors. One type is fabricated from composite materials and is operated in the deflection mode. The second type, used as a temperature sensor and presented in this review, is a resonant cantilever beam. The materials used for the fabrication of the bimaterial cantilever beam are silicon or silicon nitride and thin metallic films such as gold or aluminum. When the temperature changes, the different coefficients of thermal expansion of the metal and silicon cause the sensor to deflect. Considering the models of temperature measurement for biological cells, the heat should be applied locally at the tip of the cantilever beam. Formulas for the calculation of the deflection as a function of incident power applied at the free end of the cantilever beam operated in a liquid are presented in this review. The natural convective heat transfer coefficient was estimated by using the mathematical model and experimental values. For biological applications, the cantilever beam temperature sensor was operated in a liquid, and the heat transfer coefficients were between 381 and 642 W/m²K when the temperature applied to the cantilever's free end varied from 28 to 71.8 °C. The resonant cantilever beam was also demonstrated as a sensitive temperature sensor for biological applications. As a thermogenic sample, brown fat cells (BFCs ), which are related to metabolic heat production, are employed. The working principle of the resonator cantilever beam temperature sensor is based on the shift in resonant frequency in response to temperature changes. The resonant frequency and the temperature coefficient were 960 kHz and 22.0 ppm/K, respectively. The measurements were performed by stimulating the activity of BFCs by flowing a norepinephrine (NE ) solution (1 µM ).     

基于钴基非晶带GMI效应的闭环磁场传感器设计

利用钴基非晶带作为敏感元件,研制出一种基于非晶带GMI效应的磁场传感器。分析了传感器的工作原理,设计了该传感器的信号处理以及负反馈电路。通过负反馈方法组成闭环系统,提高了传感器的测量范围、线性度等性能。对传感器性能进行了测试,实验结果表明:在-260~+260 A/m磁场范围内,传感器线性度为0.57%,灵敏度为3.23m V/A·m-1,满量程输出1.68V。本传感器可应用于地球磁场、环境磁场等微弱磁场检测领域。     

TMR单芯片微弱电流传感器的研制

针对微弱电流的检测,提出了一种单芯片微弱电流传感器,其原理是:利用隧道磁电阻(TMR)元件作为磁场敏感元件,并将电流导体和TMR元件进行集成,以减小电流导体与磁场敏感元件的间距,提高电流测量的分辨率。结合MEMS工艺,通过优化设计TMR元件结构和电流导体结构,研制出了电流分辨率达到20μA的微弱电流传感器,为微弱电流检测提供了一种有效、廉价的解决方案。     

地区电网电量采集系统升级改造的实施和探讨

重庆北碚地区电网电量采集系统升级改造的目标是完成按时采集、自动计算、代路处理、实时告警、灵活报表等基本功能.系统由原来DACASE2000系统升级为WFECS9800系统,主站的硬件、软件全部改造.论述了升级后的系统构成、网络组成、终端硬件、通信采集、数据处理和运行维护等方面的兼容性、可靠性与可用性的进步.探讨了临时数据和原始数据的存放、软总线技术、定时扫描模式、在线工况监视、表码与电量算法、Web权限及系统管理等问题,指出实时数据库、软总线等高级别(实时和准实时)系统技术是电量采集系统的发展方向.改造升级后系统运行良好.