《磁敏传感器》课件-2

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,一、磁敏感元件与器件,磁,敏,传,感,器,类型,原理与应用,电 感,变化的磁场产生感生电动势,电感线圈、差动变压器、电涡流,霍 耳 元 件,外加磁场产生霍耳电压,韦根德元件,外加磁场产生高的感生电动势,磁 敏 电 阻,磁场引起敏感元件电阻的变化,磁敏二、三极管,霍耳元件和磁敏电阻与二极管、三极管的集成化,磁记忆合金,磁场引起形状记忆合金的变化,核 磁 共 振,超导的约瑟夫逊效应测磁场,二、磁敏电阻传感器,磁敏电阻传感器是利用薄膜化的磁电阻敏感元件非接触地将与磁场变化相关的多种运动形式转化为电信号输出，形成的各种各样传感器:,半导体磁电阻材料,低维功能磁电阻材料 各向异性磁电阻薄膜材料,(,AMR),巨磁电阻 薄膜材料,(,GMR),三、,磁敏电阻器件的特性：,永磁体与,MR,元件非接触，无触点；,无磨损，无接触电噪声；,电性能寿命无限；,纯电阻元件，响应速度从静态到10,9,秒，反应迅速准确；,灵敏度高，输出信号大，易于采集处理；,分辨率高，可靠性高；,利用磁敏电阻开发出的传感器结构简单，轻巧；,可适用于水、油、汽、粉尘等多种恶劣环境。,四、磁敏电阻传感器技术所涉及的技术领域,高性能功能薄膜材料的制备,采用半导体加工工艺敏感器元件的制备,不同类型传感器结构设计,利用现代电子技术信号的处理,传感器的抗干扰技术,不同应用领域相关背景知识,传感器的集成化、智能化和网络化,五、磁敏电阻功能材料,半导体磁敏电阻,金属薄膜各项异性磁敏电阻（）,自旋阀巨磁电阻,隧道结巨磁电阻（）,多层膜磁电阻薄膜,颗粒膜巨磁电阻,庞磁电阻,1、,半导体磁敏电阻,弱磁检测原理,图2,（,a）,（,b）,V,in,V,out,N,S,纸币,R,B,/R,0,|,B=3kGs,2.5,倍,半导体磁敏电阻工作原理：,V,B,I,F,Hall,B,I,d,F,L,B,I,F,m,=q v,B,E,H,j B/n q R,H,j B,V,H,R,H,I B /d,R,H,/,0,=,B,0,/,=9/16(1,/4),2,B,2,R,B,/R,0,|,B=3kGs,2.5,倍,2金属薄膜磁敏电阻,Ni,80,Fe,20,薄膜,衬底,电流,磁场,B,/,4,1,2,3,磁场,B,AMR,/,B,弱磁场,/,0,=,/,/,0,饱和磁化：,=,/,cos,2,sin,2,B,隧 道 结巨磁电阻,弱磁性检测传感器 齿轮转动测速,图2,（,a）,（,b）,V,in,V,out,N,S,纸币,角度,0,Vout（V）,测量范围,5.0,4.5,0.5,2.5,MR,元件,永磁体,2,1,3,图1(,a)WYT-1,原理图,图2(,a)WYT-2,工作原理,永磁体,转子,磁轭,MR,元件,图1,图2,图1(,b)WYT-1,输出特性,100%,70%,50%,30%,0%,0,150,300,90,V,out,0,250,360,图2(,b)WYT-2,输出特性,V,out,50%,60%,40%,V,in,V,in,磁敏电阻角度传感器,磁敏电阻倾斜角传感器,微位移传感器,磁编码器,N,旋转方向,N,S,N,S,N,S,S,伺服电机,磁编码器,磁鼓,多极磁,化磁极,信号处,理电路,高分辨率的磁敏电阻式编码器的结构如右图所示，主要部分由磁敏电阻敏感元件、永磁磁鼓、信号处理电路及机械结构组成。多极充磁的磁鼓将圆周分割成以磁极间距为,的周期性磁场强弱变化，当磁极随着转动系统运动时，磁敏电阻作为敏感元件非接触的感应磁场强度变化并转化成电阻大小的变化，经过信号处理得到标准,TTL,矩形脉冲信号，从而实现数字化转化。编码器每转输出的脉冲数越多，分辨率越高。,二、磁敏电阻传感器及应用领域,模拟量传感器,磁敏电阻芯片,加速度传感器,无触点电位器,微位移传感器,液压传感器,振动传感器,压力传感器,图像识别仪,弱磁检测传感器,电流传感器,磁性无损探伤,直流电流互感器,磁电阻电度表,尺寸检测,机械工件,纸张厚度控制,活塞位置控制,血压计,气压计,泵压控制,真空阀门控制,倾斜角传感器,钢材钢管,钢丝绳检测,钢轨车轴,石油套管,防伪检测,人民币磁检测,地磁方位检测,卫星定位系统,计算机读出头,计算机存储器,录音机磁头,磁卡读出磁头,汽车刹车控制,汽车方向盘转角,纺织张力控制,机翼转角控制,轧花机挡板控制,心 电 图 仪,汽车油路控制,记录仪,磁带张力控制,电动缝纫机针压,机器人臂控制,油 压 控 制,液压电子泵控制,风速风向控制,工业阀门控制,照相机光阑控制,内燃机油路控制,石油磕头机转角,起重机力矩限制器,船舶平衡姿态控制,钢塔钢柱倾角测量,机器人姿态控制,自动摄像机倾角控制,折弯机角度测量,打桩机垂直度测量,铺路机倾角控制,高层建筑倾斜角测量,铁路公路桥梁水平仪,农业机械水平控制,二、磁敏电阻传感器及应用领域,数字量传感器,磁敏电阻芯片,无触点开关,接 近 开 关,扭矩传感器,双路判向测速,涡旋流量计,火车车轮测速,轮船测速系统,电主轴高速测量,变频电机测速,纺织机械测速,刹车控制,发电机低速测速,脉 冲 传 感 器,磁 编 码 器,磁栅尺,测速传感器,柴油机增压测速,飞机螺旋桨测速,自动防火系统系统,机 床 测 长,数显游标卡尺,专用编码器,电梯自动控制,伺服电机控制,数 控 机 床,远传液位传感器,办公自动化,绝对式磁编码器,防暴型磁编码器,高分辨率磁编码器,打印机,复印机,扫描仪,纺 织 机 械,数控车床数控铣床数控磨床数控刨床数控镗床加工中心线切割,冶金石油机械,家 用 电 器,自动生产线,录音机,录像机,音响,全自动,洗衣机,