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。

GMR电流传感器温度稳定性研究

新型智能传感器是支撑智能电网的核心关键技术之一,论文通过分析巨磁电阻效应(Giant Magneto resistive,GMR),研究了巨磁电阻温度特性;针对实际环境中工作温度范围较大对GMR电流传感器在智能电网应用中的影响提出了解决方案;利用惠斯通电桥自补偿原理设计巨磁电流传感器敏感机构,克服温度对量测精度的影响;以电压源供电方式结合温变电阻改善器件的温度特性,提高线性区间;经验证该方法可有效改善GMR电流传感器的温度特性,保证线性区间。

基于GMR的机床振动传感器设计与性能分析

依据精密加工过程中机床振动频率特点,设计了一种基于巨磁阻单元的三轴加速度传感器。该三轴加速度传感器机械感应部分采用对称四翼式结构,通过合理布局巨磁阻单元构成的惠斯通电桥测量三个方向的加速度,机械感应部分与信号输出部分的一体化设计大大减小了产品体积。对三轴加速度传感器进行了灵敏度仿真与试验,详细分析了仿真与试验的结果。

基于GMR生物传感器的甲胎蛋白检测

采用磁控溅射、光刻、离子束刻蚀和剥离工艺等工艺和方法,制备了多层膜结构的巨磁阻(GMR)生物传感器件,并利用此种传感器来检测甲胎蛋白。在传感器表面通过生物处理固定甲胎蛋白单克隆抗体(McAb1)作为探针,以捕获目标抗原———甲胎蛋白。用直径1μm的超顺磁磁珠标记目标抗原。当传感器表面抗体将目标抗原捕获后,磁珠标记即被固定在GMR传感器的表面。垂直于传感器表面施加230 Oe(1 Am-1=4π×10-3 Oe)的磁场,即可检测到由磁珠产生的信号。本实验对质量浓度为1 ng/mL的甲胎蛋白进行了检测,得到了信号为0.29～0.34Ω的电阻变化值。此种检测方法可用于诊断原发性肝癌。

基于GMR传感器的无损探测系统的设计

为了减少常规涡流检测系统的人工干预程度,便于实现自动化检测,文中采用高灵敏度的巨磁电阻(GMR)芯片作为敏感元件,设计了一款新型的无损探测系统。该系统基于涡流检测的基本原理,采用AD9850直接频率合成器和TDA2030A功率放大芯片搭建交变电流信号发生电路,利用GMR磁传感器来提取被测金属有缺陷时引起的涡流磁场变化量。文中利用Ansfot Maxwell软件进行了验证,当线圈通以200 m A交变电流时,缺陷处磁场变化量为0.3 m T,通过GMR传感器可以灵敏地探测到该磁场的变化量,因此可以根据传感器输出的电压信号直观地检测到被测金属的缺陷情况。

基于GMR传感器阵列的救援井探测系统设计

对于发生井喷事故的油气井,钻救援井使救援井与喷井在某个层位钻遇连通,将高密度钻井液或水泥通过救援井输入事故井是控制井喷的终极手段。为了提高两井的连通效率,提出了基于巨磁阻(GMR)传感器阵列的瞬变电磁(TEM)救援井探测系统。以瞬变电磁法救援井GMR传感器信号模型为基础,研究了救援井与事故井的磁场分布,设计了基于GMR传感器阵列的瞬变电磁救援井探测系统。模拟试验结果表明:该系统能有效提高瞬变电磁救援井探测系统的精度,为救援井与事故井的钻遇连通提供重要信息。

基于GMR传感器校正的智能轮椅控制系统设计

为解决头部姿态智能轮椅控制精度问题,设计了一种基于巨磁阻(GMR)传感器校正与融合的头部姿态控制系统。系统以STM32F103为硬件平台,采用四元素法描述姿态信息,通过三轴陀螺仪输出角度解算姿态。由于陀螺仪漂移误差随时间积累,利用梯度下降法动态计算最优收敛步长,逐次迭代修正陀螺漂移误差。实验结果表明:传感器校准过程正确有效、校正后漂移误差减小,控制系统能精准控制智能轮椅运动。

MEMS/GMR集成磁传感器的磁滞抑制方法

1/f噪声是限制磁阻(MR)传感器低频检测能力的重要因素,而基于微机电系统(MEMS)的磁力线调制可使1/f噪声降低两个数量级以上。然而,由磁滞引起的非线性响应是限制其实际应用的主要问题,此外其具有单向响应特性问题。提出了一种双向脉冲磁化方法,可显著降低磁滞,提高MEMS/巨磁阻(GMR)集成磁传感器的线性度。此外,可以通过区分响应差异与双向脉冲磁化来实现双极磁场检测。实验结果表明:双向脉冲磁化可实现91%的磁滞抑制,灵敏度提高15.4%。

磁性MEMS传感器制备技术及生物传感应用研究进展

对磁性传感器件的微电子机械系统(MEMS)加工技术以及在生物医学检测方面的应用进行了简单阐述,分析了磁性生物传感技术的工作原理,重点介绍了巨磁阻抗(GMI)、巨磁阻(GMR)和微磁通门传感器的MEMS制备工艺,其中详述了磁性传感器的材料、几何尺寸、结构以及基底对其性能的影响,总结了磁性生物传感器在生物检测中的研究进展,重点阐述了磁性生物传感器在磁性标签、癌症标志物、食源性细菌、病毒以及细胞检测方面的应用。最后,对当前磁性生物传感器在生物医学检测领域面临的问题进行了简要分析,并对磁性生物传感器未来的应用前景进行了展望,以期为研发新一代可用于临床检测磁性生物检测系统打下良好的基础。

内燃机凸轮滚轮转速测量系统及滑差特性研究

搭建了基于某型号内燃机凸轮–滚轮机构的滚轮转速测量系统,初步研究了滚轮打滑特性。该系统采用巨磁阻(giant magneto resistance,GMR)传感器测量滚轮转速,得到实际运动下凸轮与滚轮间的平均滑差值。试验结果表明:真实工况下凸轮与滚轮间确实存在打滑,而且打滑受到工况条件的影响。试验发现,随凸轮转速增大,滚轮打滑总体增加,增大凸轮-滚轮接触副压力可以抑制凸轮与滚轮间打滑,低黏度润滑油也能够削弱打滑。

基于巨磁电阻效应的电流传感器技术及在智能电网中的应用前景

介绍智能电网中电流的传感和量测技术发展的要求和新趋势,阐述智能电网中各种电流传感器的原理和特点,比较了传统电磁式电流传感器(如CT,罗氏线圈,霍尔)和几种新型的电流传感器(如光纤,巨磁电阻)的优缺点。在分析智能电网的电流测量需求的基础上,结合巨磁电阻(giant magneto resistive,GMR)电流传感器的研究内容着重展望了GMR电流传感器在智能电网中的应用前景。最后总结了GMR传感器在智能电网测量应用中的优势和不足,并针对这些不足,指出了后续研究的方向。

巨磁电阻电流传感器的特性测试与分析

对一种新型的敏感机理-巨磁电阻效应进行研究与分析,介绍了巨磁电阻效应的基本原理,对基于巨磁电阻效应的几种传感器性能进行了测试,在全面对比分析多种巨磁电阻传感器的测试结果后,对巨磁电阻传感器在电力系统交/直流测量中可能的应用前景进行了分析与展望。

交/直流两用巨磁电阻电流传感器的特性

为了给基于巨磁电阻效应的交/直流两用电子式电流互感器传感头的设计提供依据,设计并制作了静态和工频电流测试平台;基于LabVIEW完成了数据采集和测试软件的编制,实现了对巨磁电阻传感器静态及工频磁场下特性的全面测试。静态特性测试结果表明,传感器正负磁场下的主要技术指标相近,而当温度升高时,输出提前进入饱和区且饱和区电压降低;工频测试结果表明,传感器具有良好的线性输出。静态/工频特性结果的对比分析表明两者具有良好的一致性,从而验证了巨磁电阻电流传感器进行交/直流两用测量的可能性。

巨磁电阻效应在国防领域中的应用

近年来在Fe/Cr/Fe等非晶和纳米晶丝带中发现了巨磁电阻效应,由于其灵敏度高等特点,因而在磁传感器技术中有巨大的应用前景,受到国内外专家的广泛关注。对基于巨磁电阻效应的传感器的工作原理、特性及研究现状进行了综述,展望了巨磁电阻效应在国防领域可能的广泛应用。

用巨磁电阻位移传感器测量磁致伸缩系数研究

介绍采用巨磁电阻传感器与配对小磁钢设计组成新型位移传感器,测量材料的磁致伸缩系数,并对自旋阀巨磁电阻(NVEAA002-02)位移传感器以及多层膜巨磁电阻(SS501A)位移传感器的测量结果进行分析比较,得出用多层膜巨磁电阻(SS501A)位移传感器测量磁致伸缩系数时灵敏度较高,结果较准确,对磁致伸缩系数的传统测量方法有明显的改进。

用于集成磁传感器的热稳定巨磁电阻自旋阀

研制了一种传统结构的上钉扎巨磁电阻自旋阀,其结构为:Ta(6nm)/Ni_(8)Fe_(19)(4.5nm)Co_(90)Fe_(10)(1nm)/Cu(1.8nm)/Co_(90)Fe_(10)(3.5nm)/Ir_(20)Mn_(80)(11nm)/Ta(3nm)。该自旋阀磁电阻变化率大(9.15％),交换场高(约200Oe),矫顽力低(0.85Oe),灵敏度高,且具有良好的热稳定性,加之与IC工艺兼容,因而是一种制作集成磁场传感器的理想结构。

磁电阻材料及其应用的研究进展

本文综述了磁电阻 (MR)材料的研究进展 ,并对目前研究热点的四类巨磁电阻 (GMR)材料进行了概括评述 ,侧重论述MR材料在信息存储等领域的应用 。

巨磁阻传感器在炉管渗碳层厚度模拟检测中的特性

裂解炉管在裂解石油的过程中,会发生渗碳现象.利用炉管渗碳层厚度增加,引起磁性增加的特性,采用巨磁阻传感器（GMR）检测磁性.在交流激励条件下,用铁片模拟渗碳层厚度变化,对巨磁阻传感器的激励频率、磁敏方向、探头正反行程的特性进行研究.结果表明：巨磁阻传感器在弱磁场的检测中,最佳激励频率为40~200 Hz,巨磁阻传感器（GMR）元件应垂直于裂解炉管外壁,传感器能够响应不同的厚度,输出有规律递增或递减的电压.

励磁装置磁化效果的有限元仿真与相关实验

针对一种永磁多回路励磁装置,采用有限元分析工具对励磁装置2个主要尺寸变化时,棒状铁磁构件的内部和表面2 mm位置的磁场分布进行了数值计算,分析了励磁装置的磁化效果,对励磁装置结构进行了设计。实验中,采用高灵敏的巨磁阻传感器对尺寸变化时励磁装置的磁化效果进行了检测,有限元分析结果与实验结果定性符合,研究结果有助于励磁装置的进一步优化设计。

巨磁阻传感器在炉管渗碳层厚度检测中的特性研究

裂解炉管在裂解石油的过程中,会发生渗碳现象,当渗碳到一定的深度,将会引起炉管材料的塑性降低和脆裂,导致重大的经济损失和诱发安全事故。利用炉管渗碳层厚度增加,引起磁性增加的特性,采用巨磁阻传感器检测磁性。在交流激励条件下,用铁片模拟渗碳层厚度变化,对巨磁阻传感器的激励频率、终端效应、提离效应等特性进行了研究,为后续检测仪器设计和使用提供理论基础。