基于硅磁敏三极管空间磁场矢量传感器

提出一种封装结构空间磁场矢量传感器,该传感器由芯片Ⅰ、芯片Ⅱ以及封装结构组成,其中芯片Ⅰ和Ⅱ均以硅磁敏三极管(SMST)作为磁敏感器件,芯片Ⅰ由4只SMST分别构成的第一和第二磁敏感单元,可分别实现对x方向、y方向外加磁场(Bx、By)的测量;芯片Ⅱ为2只SMST构成的第三磁敏感单元,能够实现对z方向外加磁场(Bz)的测量,理论分析表明,3个磁敏感单元分别完成Bx、By和Bz的测量。采用TCAD-ATLAS软件构建了空间磁场矢量传感器磁敏感单元结构仿真模型,分析了磁敏感特性。室温条件下,当VDD=5.0 V、IB=4.0 mA时,在Bx、By和Bz的作用下,3个磁敏感单元对应的磁灵敏度分别为71、63、79 mV/T,该传感器可完成空间磁场矢量(B)测量。

基于磁场传感器磁成像装置研究

针对空间磁场矢量分布情况,给出一种空间磁场测量和成像的装置,主要由磁场矢量传感器、三维移动平台和信号处理电路等部分构成。在待测磁场空间中,通过三维移动平台调整磁场矢量传感器的测量位置,然后利用传感器测量相应位置处的磁场分量(Bx、By和Bz),采用信号处理电路并行对传感器的输出电压进行放大、滤波、调零和A/D转换等处理。在微控制器进行数字滤波和数据传输后,利用软件分析和处理获取的数据,并绘制空间磁场矢量分布图。实验结果表明在一定待测磁场范围内,该磁成像装置能够实现永磁铁附近的空间磁场相应位置的磁场矢量测量,并形成磁场分布图,该装置可以对-1000 Gs~+1000 Gs的磁场进行测量,磁场分辨率为2 Gs,空间分辨率为3 mm3。

二维双通路正交式声表面波矢量磁场传感器

声表面波(SAW)矢量磁场传感器因对空间磁场方向具有高度指向性而展现出良好的应用前景。然而单通路传感器存在的响应随机性和可靠性较低等问题,限制了其在精确磁场测量中的应用。针对高灵敏空间矢量磁场的检测需求,提出了一种高灵敏的SAW矢量磁场传感器及二维双通路正交式结构设计方法。该传感器采用平面半导体工艺在ST-90°X石英基底上沉积金属铝叉指换能器,形成延迟线结构,并利用磁控溅射技术在声传播路径上沉积各向异性的钴铁硼(CoFeB)磁敏薄膜。实验结果表明,所设计的200 MHz SAW磁场传感器在SAW传播方向与外加磁场垂直时,其相位响应灵敏度为55.214(°)/Oe,且在不同方向磁场下差异明显,展现出良好的重复性与稳定性。二维双通路正交式结构保持了单通路元件的高灵敏度特性,为实现高精度二维全平面磁场检测提供了新的思路与方案。