基于GMR生物传感器的病原体检测研究进展

对当前病原体检测方法和磁性生物传感器的优势进行了简单阐述,分别介绍了巨磁阻(GMR)传感器在生物医学检测领域的应用优势、GMR效应的来源及常见的GMR传感器的结构类型,重点关注了GMR生物传感的基本原理,包括传感器在免疫分析领域的应用策略和传感器表面功能化的方法。总结了GMR生物传感器在病原体检测中的发展现状,重点阐述了GMR生物传感器在靶向标签、致病菌和病毒检测方面的实际应用。最后对当前GMR生物传感器在病原体检测领域面临的问题进行简要分析,对GMR生物传感器未来的应用前景进行了展望,为新一代可用于临床检测的GMR生物检测系统的开发奠定坚实的基础。

基于Hall和GMR的多传感器融合方法及实现

目前霍尔传感器(Hall)和巨磁阻(GMR)传感器均广泛地应用于电力系统电流测量。为同时发挥二者的优势、降低各自的局限性,在分析Hall和GMR的温度特性、噪声特性和被测电流范围的基础上,提出了一种基于Hall和GMR的多传感器融合方案。在定义GMR和Hall的灵敏度差值ΔS基础上,将被测电流i和灵敏度差值ΔS构成的融合域划分为四个域,在域Ⅱ采用多传感加权观测融合Kalman滤波算法,将Hall和GMR的观测量和观测噪声融合后与状态方程联立进行Kalman滤波;在域Ⅰ采用数据加权融合最优权值分配的方法,给Hall的测量数据赋予较大权值,GMR的测量数据赋予较小的权值;在域Ⅲ,权值分配情况相反,各域之间可实现数据融合的平滑过渡。基于多传感器融合方法,设计了一种组合式闭环电流传感器,包括磁芯、电路部分设计及仿真。仿真和样机实验结果表明,在域Ⅱ时多传感器融合值与真实值的均方根误差低至0.004;在域Ⅰ、Ⅲ时电流测量的相对误差E_(i)均在0.255%以下。与单一传感器相比,多传感器融合的方法使组合式传感器测量电流范围增大,适用于温度变化范围较大的场景,电流测量精度及可信度更高。

基于GMR纳米薄膜的磁场传感器研究

通过高真空磁控溅射、离子束刻蚀、光刻、铝引线溅射、正胶剥离等工艺,制造了用GMR纳米薄膜作为核心部分的磁场传感器.经过退火工艺后的GMR薄膜的磁电阻变化率为7.91%,矫顽力为0.054π×103A/m(0.05Oe).用这种GMR薄膜制备的磁场传感器的线性区域为-154π×103～154π×103A/m,输出线性度为0.9993.这种高线性度的磁场传感器在汽车工业和自动化控制系统等领域中起到举足轻重的作用.

超晶格多层膜的电化学制备、表征及其GMR特性的研究

以半导体Si为衬底,电化学沉积Cu/Co超晶格多层膜,用SEM表征多层膜的断面形貌.XRD研究表明,多层膜的调制波长为20～160nm时,膜层间发生外延生长.随着调制波长的减小,外延生长对膜层结构的影响越来越明显.当调制波长小于20nm时,在XRD强衍射峰的两侧出现卫星峰,表明多层膜形成超晶格结构.根据卫星峰位置计算的调制波长与由法拉第定律估算的结果非常接近.多层膜的巨磁电阻(GMR)性能随多层膜周期数的增加而增大;当周期数大于300时,GMR性能基本上不再随周期数变化,说明基体的导电性质对GMR的影响可以忽略.

基于GMR传感器的小体积二维电子罗盘设计

针对二维电子罗盘存在的体积、精度较难平衡等问题,对二维电子罗盘展开了研究。通过对硬件与算法的优化设计,提出了一种较为实用的解决方案。硬件上采用新型的二维GMR传感器感测磁场,使用C8051F350单片机自带的Δ-ΣA/D模块进行了信号调理,有效减少了信号调理器件,使用了针对GMR传感器优化的算法,在无干扰下可保证其具有较好的辨向精度,在有外部干扰的环境中,通过旋转校准,依然可以保证较高的精度。同时,将校准数据IAP到单片机Flash中,即使系统掉电也可以保证数据不丢失。经国防科技工业弱磁一级计量站的测试,其测试结果表明,该设备在无干扰情况下精度可达±2°,在强干扰下精度依然较高,具有较强的工程实用价值。

基于多层GMR材料的电流传感器设计与实验研究

将磁芯和两个磁屏蔽层引入GMR电流传感器,以提高其灵敏度和精度;并在磁芯中加入偏置绕组以提供偏置磁场。建立了传感器的数学模型,用于分析闭环电流传感器的影响因素。基于分析和仿真结果,设计了样机。测试并对比分析了磁滞对传感器的影响、测量范围、频率响应以及电流传感器的相对误差。所设计的电流传感器具有灵敏度高,精度高,相对误差小(0.8%)的优点。在被测电流值为20 A情况下,被测电流的频率范围高达300 kHz。

GMR传感器和TMR传感器的性能对比

磁传感器线性特性的好坏对基于磁传感器的测量系统有很大的影响。通过实验记录巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器在不同的磁场强度下的输出电压以及对应的激励磁场强度,提出以大量实验和数据处理理论相结合的方法。得到两者的重复性误差和迟滞性误差以及对应的关系特性曲线图和非线性误差,从而得知隧道磁阻传感器的线性特性比巨磁阻传感器更加优越。

基于GMR传感器的金属表面缺陷检测系统设计

随着经济的发展汽车越来越普及,有些关键部位的零件如制动盘和转向节,在制造和使用的过程中容易产生一些细小的裂纹,这就需要在不给被测物体造成负面影响的前提下对关键零器件进行检测;针对传统的涡流传感器进行有限元仿真,分析了激励线圈和被测金属耦合时的传感特性;设计了一种基于GMR芯片检测微裂纹的探针,并开发了相应的测试系统;分析了GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,采用小波分析的方法对数据进行处理,提高了信号的信噪比;实验结果表明,该探头灵敏度高,通过调整激励频率可以检测金属表面以下5mm处的缺陷。

GMR生物传感器研究进展

巨磁电阻(GMR)生物传感器以其IC兼容性、高灵敏度、标记稳定、价格低廉等优点,获得广泛关注.在GMR生物传感器研究领域,美国处于领先地位.对该领域的研究现状进行综述,并对该技术的前景进行展望.

GMR-1卫星通信系统中的降低切换时延算法

相对于地面移动通信系统,高轨道静止卫星系统(high orbit geostationary satellite system,GEO)具有波束覆盖大、信号传输时延长、星上资源受限等特点。当前地面移动通信系统切换算法不能满足GEO卫星移动通信系统实时性要求。提出了一种降低卫星通信系统切换时延算法,该算法利用卫星通信移动终端位置信息和历史测量信息获得切换位置区域,根据规划导航路径是否经过切换位置区域进行切换预判,结合移动终端移动矢量和移动速度对可能跨越切换位置区域进行更精确切换判决。与现有地面移动通信系统切换算法相比,该算法不仅利用了移动终端的功率测量和接收信号质量等传统参量,而且综合考虑了移动终端位置以及移动矢量信息。仿真结果表明,该算法不但可以大幅降低卫星波束切换的时延,而且降低切换的乒乓效应。

基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件研究

对基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件的结构和微加工,以及检测原理、检测方法进行了介绍,构建了对应于这种生物分子识别器件的信号检测和处理系统.采用微细加工的方法制成了基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件,生物分子识别器件的结构是多个磁隧道结组成的传感器阵列,单个磁隧道结尺寸为10μm×20μm,退火后磁阻效应可达86.5‰,检测灵敏度可达8×10-4 A/m,采用厚度小于100nm的PDMS作为器件的生物适应层,可将检测信号提高27倍以上.基于巨磁电阻(GMR)效应的生物分子识别器件主要应用于基因分析、医学诊断、免疫分析和药物筛选等领域.

GE GMR在连续重整三重化安全仪表系统中的应用

连续重整装置的仪表安全系统采用基于90-70PLC的GMR系统,重点介绍SIS的软/硬件结构、GMR系统配置的几个关键点,以及利用光纤解决辅助操作台远程I/O的问题。

基于GMR磁传感器芯片的弱磁探伤电路

巨磁电阻(GMR)传感器芯片是国际刚刚开始实际应用的一种磁场传感器。本文介绍了 NVE 公司的 AA 系列 GMR 芯片的工作原理,并设计制作了实物,可以成功探测周围磁场的变化,对金属管道进行检测和探伤。做出的成品具有体积小巧,成本低廉,灵敏度高的优点。

GMR系统在ESD中的应用

GMR系统满足ESD和过程连锁系统,适用于TUV认证的SIL2级标准——失效安全。失效安全系统可根据检测到的故障或者异常诊断输出失效并设置为安全或断电状态。在大多数情况下这一过程通过诊断干涉或者输入过程的改变来完成。在单一的ESD系统中,必须特别考虑系统的功能准备情况。

基于GMR-1系统下行链路的π/4-CQPSK解调方法

针对GMR-1系统下行链路BCCH和TCH3信道的接收,分析了GMR-1下行信道的时隙结构和π/4-CQPSK调制特性,提出了一种基于GMR-1系统下行链路的π/4-CQPSK解调方法。通过FCCH信道实现频偏估计和时隙同步,利用独特字进行信道估计和内插,并对时隙边缘部分的信道估计值进行修正,从而实现对BCCH和TCH3信道π/4-CQPSK的解调。仿真结果表明,在信噪比大于7 d B的情况下,该算法可以实现对GMR-1系统下行链路π/4-CQPSK的正确解调。

不同厚度分层沉积对多层NiFeCo/Ag薄膜GMR效应的影响

用射频磁控溅射法制备了调制周期分别为5nm、10nm、15nm、20nm的NiFeCo/Ag非连续多层膜。用俄歇能谱仪测量薄膜的成分,用原子力显微镜观测NiFeCo膜层及Ag膜层的表面形貌,用四探针法测量了溅射态的及在280℃、360℃、400℃退火后的多层膜的GMR值。结果表明:薄膜厚度越大,NiFeCo膜层及Ag膜层的表面粗糙度越大。在经各种不同温度退火后,具有[NiFeCo(10nm)/Ag(10nm)]×20结构的多层膜的GMR效应均比其它结构的多层膜的GMR效应强。退火温度也会影响多层膜的GMR值。经360℃退火后,在79.6kA/m的外加饱和场下[NiFeCo(10nm)/Ag(10nm)]×20呈现出最强的巨磁电阻效应,其GMR值达到11%。

Ni的合金化对Cu-Co合金磁学性能和GMR效应的影响

磁学性能分析表明,Cu85Co15熔体快淬过程中即可通过液相分解形成大块铁磁性富Co相,也可通过固相分解形成纳米超顺磁相,而Cu80Co15Ni5合金则主要通过固相分解形成纳米超顺磁相。Ni对Cu Co合金液相分解的抑制和增加固溶体过饱和度从而促进过饱和固溶体分解的作用使Cu80Co15Ni5合金相对于无Ni的Cu85Co15合金时效后纳米超顺磁相尺寸减小,体积密度明显增高。Ni合金化还使Cu Co合金富Co磁性相的尺寸一致性得到很大改善,减小了磁性相间的交互作用。这些因素都有助于增大GMR效应。

GMR-1卫星通信系统中基于判决的切换算法

在卫星移动通信系统中,卫星和用户都处于运动中,当用户穿越波束边界时需要进行切换。切换是卫星移动通信系统中重要的组成部分,切换算法的好坏直接影响移动通信质量。在无线资源受限的卫星移动通信系统中,不必要的切换会造成系统资源浪费。地面和卫星移动通信存在差异,地面移动通信系统中的越区切换算法在卫星移动通信网络中不再适用。针对现有波束切换算法在切换判决时没有考虑当前链路质量,提出一种基于判决的卫星波束切换算法。该算法根据当前链路质量动态地调整切换迟滞值参数的变化,并为不同速度的用户设置不同的切换触发时间。仿真结果表明,与现有的卫星点波束切换算法相比,所提算法能够合理地触发必须切换,避免不必要的切换,从而降低网络的乒乓切换和切换失败率。

一种适用于GMR-1与FDD-LTE系统间联合切换方法

针对陆地通信与卫星通信间切换研究较少以及其系统间切换研究不成熟的情况,首先对卫星通信GMR-1与陆地通信FDD-LTE间切换技术、切换方法进行了深入的研究,然后通过分析卫星通信与陆地通信各自具有的特点,提出了一种基于TOPSIS(逼近理想点排序法)的联合垂直切换判决算法。将网络的接收信号强度、带宽、时延、费用、满意度5个属性作为TOPSIS算法的输入,并引入切换定时器、总接收信号强度和持续时间进行切换控制,对输出网络进行切换判决,切换正确率得到了很大的提升。这种切换策略与基于滞后门限策略相比,平均切换次数降低,很好地避免了切换中乒乓效应,系统服务等级升高,用户的体验得到改善。

基于三轴GMR传感器的无线车位检测系统

为了解决城市停车难的问题,文中研制了一种基于三轴GMR传感器的无线车位检测系统。该系统的车位检测节点采用东方微磁科技有限责任公司生产的高灵敏度双轴SAS022-1和单轴VA100F3自旋阀巨磁阻传感器来组合成三轴GMR传感器,通过检测车辆对地磁的扰动来判断车位是否有车辆存在;各车位检测节点采集的数据通过树型拓扑结构的ZigBee网络层层传递到上位PC机,并显示车位信息。经过实验表明,车位检测节点具有体积小、功耗低,能准确的判断车位中车辆是否存在,组建的树型通信网络在停车场能得到更普遍的应用。