国外巨磁阻抗传感器检测电路技术的发展动态

基于非晶态合金材料巨磁阻抗(GMI)效应和非对称巨磁阻抗(AGMI)效应磁传感器是近20年来磁传感器技术领域的研究热点之一。一些国外学者认为非晶态合金材料适合于制作能同时满足分辨力高、响应速度快、功耗低等要求的微磁传感器。然而,迄今为止,国外研发的绝大多数高分辨力GMI磁传感器仍停留在原理样机阶段,其主要技术指标甚至低于商品化各向异性磁阻(AMR)和巨磁电阻(GMR)磁传感器。简要叙述了非晶态合金材料的GMI效应和退火处理对GMI效应的影响,重点介绍了国外研发的各种不同类型的基于非晶丝(带)的GMI磁探头、模拟信号检测电路及其参考性能指标,并探讨了研发高灵敏度GMI磁传感器的关键技术。     

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。     

巨磁阻抗磁传感器的研究进展

基于巨磁阻抗效应(GMI)的磁传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一.采用非晶或纳米晶材料可以制备丝、薄带、薄膜和多层膜等不同的形态,利用它们的GMI效应制成GMI磁传感器,其突出优点是微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗.叙述了巨磁阻抗磁传感器的研究进展,分别以非晶丝和多层膜为敏感元件的GMI磁传感器为例.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,并指出了GMI磁传感器目前存在的问题及将来的发展趋势.     

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.     

钴基非晶磁芯巨磁阻抗效应电流传感器

利用钴基非晶薄带环形磁芯的巨磁阻抗效应研制了新型非接触电流传感器。磁芯在2kA／m横向磁场作用下，用密度为25A／mm。短时矩形脉冲电流退火30s，通过CMOS多谐振荡电路产生的频率为900kHz窄脉冲电流激励，最大阻抗变化率为34％，磁场灵敏度约为45％Oe。分析了传感器工作原理，设计了传感器电路，通过参数的优化和电流负反馈设计提高了传感器的分辨率、线性度、灵敏度和测量范围。设定测量范围为-2．5～＋2．5A时，传感器测量精度为0．45％，灵敏度为0．67V/A     

Fe78Si9B13非晶薄带的巨磁阻抗效应

采用4284A型阻抗分析仪研究了退火处理、非晶薄带长度、交流电频率和磁场强度等对Fe<,78>Si<,9>B<,13>非晶薄带巨磁阻抗效应的影响.结果表明:退火可以提高非晶薄带的阻抗变化幅度;其阻抗随着薄带长度的增加和交流电频率的升高而增大,随着磁场强度的增大而减小;其阻抗变化幅度随着薄带长度的增加和交流电频率的升高和...     

基于可编程逻辑器件的巨磁阻抗效应传感器应用

介绍ispLSI1032E的基本结构及其开发软件ispDesignExPERT的应用。在此基础上，文中设计了基于ispLSI1032E巨磁阻抗效应所需要的稳定的激励源。全数字化设计，使得该系统控制方便灵活。     

带材非对角非对称巨磁阻抗效应传感机理建模

非对角非对称巨磁阻抗效应机理建模是研制高灵敏巨磁阻抗磁传感器的重要基础工作.综合考虑非对称巨磁阻抗效应存在的3种工作模式,建立带材高频特性的理论模型,基于线性Landau-Lifshitz动力学方程和Maxwell方程推导传感用非对角电压的表达式,数值分析讨论非晶层厚度和直流偏置电流对输出电压场特性的影响.研究结果与实验结果相符合,表明所建立模型方法是有效的、正确的,对更加系统、全面研究非对称巨磁阻抗效应具有一定的指导价值,有助于高性能的磁传感器的研制.     

基于非晶丝低频磁阻抗效应的无圈磁通门传感器

介绍了非晶丝低频磁阻抗效应的理论,并制作了实验装置.利用晶体振荡电路以及低通滤波器获得的正弦信号激励外加扭转应变的钴基非晶丝,对非晶丝两端的输出电压信号提取二次谐波分量,通过改变施加给非晶丝的扭转应变以及激励信号有效值的大小,测出了二次谐波电压随被测磁场之间的变化关系,确定了最佳扭转应变和最佳激励电流有效值,最后设计出了一种无圈磁通门传感器,该传感器在弱磁检测领域具有很好的应用前景.     

基于DSP的实时被动弱磁探测与定位系统

根据被动磁引信工作特点，设计了基于三维磁阻传感器和DSP的铁磁性目标探测与定位系统。简述了系统的硬件组成及各部分功能，给出了相应的主程序框图和数据处理的主要算法，对系统工作的实时性进行了详细研究。     

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.     

基于非晶带GMI效应新型弱磁场传感器

利用退火处理后的Co66.3Fe3.7Si12B18非晶带作为敏感元件,研制出一种基于非晶带GMI效应的弱磁场传感器。分析了传感器的工作原理,设计了该传感器的信号处理电路,并对传感器的测量范围、线性度等性能进行了标定。传感器可应用于地球磁场、环境磁场等微弱磁场检测领域。     

电涡流传感器谐振测量电路参数的优化选择

为了满足磁悬浮轴承系统高精度的位移检测要求,必须对位移传感器的测量电路参数进行优化设计。文章从电涡流传感器的原理出发,介绍了谐振检测电路的工作原理,分析了谐振检测电路各参数对灵敏度的影响,提出了谐振测量电路参数优化的方法,利用这种参数优化方法来提高电涡流位移检测传感器的灵敏度简单、切实有效。     

基于FPGA的谐振悬臂梁传感器智能接口电路

设计了基于FPGA的谐振式微悬臂梁传感器接口电路,将接口电路与谐振式微悬臂梁传感器组成闭环自激振荡系统.为满足接口电路智能化与输出频率稳定性的要求,设计了带有自动扫频功能的锁相环,以此锁相环为核心并结合外围放大、滤波、移相、整形电路构成的接口电路系统,能够自动扫频寻找谐振点并锁定,扫频精度为0.012 Hz左右,谐振频率的波动范围可达0.01Hz左右,且锁定范围极广.分别测试了谐振点在100kHz与500 kHz附近的两组传感器,该系统均能很好地自动扫频寻找谐振点并锁定.     

基于电路网络分析的运动链同构判定

应用电路分析中的基尔霍夫定律和电路网络分析方法来判断运动链的同构。首先建立了运动链的等效电路模型 ,将运动链的拓扑结构关系等效为电路网络的拓扑约束关系。然后应用电路定律和电路网络分析的支路电流法进行分析 ,得出了基于电路网络分析的运动链同构判定依据 ,最后结合实例说明了运动链的同构判定方法。该方法简单、可靠、操作简便 ,是一种新颖的运动链同构判定方法     

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。     

一种基于MEMS技术的新型谐振式微流量传感器

提出了一种新颖的微机械谐振式微流量传感器.该传感器采用电磁激励方式.传感器主要由1个3 μm 厚H型谐振器、1个40 μm厚的悬臂梁平板(2 000 μm×5 000 μm)以及连接平板和框架的2根40 μm厚的支撑梁组成.谐振器采用低应力富硅氮化硅SiN制作,可以方便地使用湿法腐蚀释放谐振器,从而简化工艺流程,提高成品率.文中分析了理论模型、有限元仿真(FEA)、工艺制造和测试结果.测试结果显示,传感器在1 SLM(标准L/min)流量下,频率漂移为500 Hz,分辨率达到5/1 000.但在输出(谐振器频率漂移)和输入(气体流量)间存在二次曲线关系.