磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器原理

磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器早由D. Robbes等人提出，該類傳感器主要由磁電阻傳感器和超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器構(gòu)成。其中超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器是一個(gè)由超導(dǎo)薄膜構(gòu)成的閉合環(huán)路。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調(diào)理電路共同組成的測(cè)量壓力的整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，供儀表、PLC、采集卡等設(shè)備直接采集。超導(dǎo)環(huán)路中有一段寬度狹窄區(qū)域。磁電阻傳感器位于超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器環(huán)路狹窄區(qū)域上方并由絕緣層分隔。

對(duì)于超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器而言，其磁場(chǎng)放大倍數(shù)主要由放大器的尺寸和狹窄區(qū)域?qū)挾葲Q定。本首先分析了電容式微慣性傳感器的測(cè)量控制原理和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)三個(gè)方面設(shè)計(jì)出新型嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結(jié)構(gòu)、微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和檢測(cè)電容結(jié)構(gòu)。增大超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器的尺寸，以及減小狹窄區(qū)域的寬度，都會(huì)顯著增加超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器的磁場(chǎng)放大倍數(shù)。例如，理論計(jì)算表明，當(dāng)超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器直徑達(dá)到25 mm，狹窄區(qū)域?qū)挾葹? μm時(shí)，磁場(chǎng)放大倍數(shù)將達(dá)到3500 倍，而相應(yīng)的磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的磁場(chǎng)探測(cè)能力將有望達(dá)到1 f，甚至更低的磁場(chǎng)。

磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的性能不僅取決于超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器的磁場(chǎng)放大能力，同時(shí)也取決于磁電阻傳感器的靈敏度、噪聲等特性。這種磁電阻效應(yīng)次由WilliamThomson于1857年在鐵樣品中發(fā)現(xiàn)。目前在磁電阻傳感器領(lǐng)域性能為優(yōu)異、同時(shí)有應(yīng)用價(jià)值及潛力的當(dāng)屬GMR和TMR磁傳感器。下面將分別對(duì)GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的發(fā)展及本課題組在TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器制備、測(cè)試方面開(kāi)展的工作進(jìn)行介紹。

什么是壓力傳感器？

壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器。

在講述壓力傳感器的同時(shí)，我們必須導(dǎo)出壓力變送器的概念。

通常傳感器由兩部分組成，即分別是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心軌蛑苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦袑⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。

由于傳感器的輸出信號(hào)一般很微弱，需要將其調(diào)制與放大。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，人們又將這部分電路及電源等電路也一起裝在傳感器內(nèi)部。片級(jí)芯片測(cè)試在IC制造工藝中已經(jīng)成為不可或缺的一部分,發(fā)揮著重要的作用,而測(cè)試探卡在圓片級(jí)芯片測(cè)試過(guò)程中起著關(guān)鍵的信號(hào)通路的作用。這樣，傳感器就可以輸出便于處理，傳輸?shù)目捎眯盘?hào)了。而在以前技術(shù)相對(duì)落后時(shí)，所謂的傳感器是指上文中的敏感元件，而變送器就是上文中的轉(zhuǎn)換元件。

壓力傳感器一般是指將變化的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)變化的電阻信號(hào)或電容信號(hào)的敏感元件，如：壓阻元件，壓容元件等。重點(diǎn)討論了開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng),升壓電路的啟動(dòng)和大占空比升壓電路的原理,給出了一個(gè)超低電壓電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并給出了5V/200mA電源測(cè)試結(jié)果。而壓力變送器一般是指，壓敏元件與調(diào)理電路共同組成的測(cè)量壓力的整套電路單元，一般能直接輸出與壓力成線性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，供儀表、PLC、采集卡等設(shè)備直接采集。

機(jī)器人傳感器

機(jī)器人傳感器是一種能將機(jī)器人目標(biāo)物特性(或參量)變換為電量輸出的裝置，機(jī)器人通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)類似于人類的知覺(jué)作用。

機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部檢測(cè)傳感器和外界檢測(cè)傳感器兩大類。內(nèi)部檢測(cè)傳感器是在機(jī)器人中用來(lái)感知它自己的狀態(tài)，以調(diào)整和控制機(jī)器人自身行動(dòng)的傳感器。另一方面，作為高靈敏度傳感器而言，GMR和TMR的固有噪聲仍然較大，特別是在低頻下，傳感器存在明顯的1/f噪聲。它通常由位置、加速度、速度及JR力傳感器組成。外界檢測(cè)傳感器是機(jī)器人用以感受周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)特征信息的傳感器.從而使機(jī)器人對(duì)環(huán)境有自校正和自適應(yīng)能力。外界槍側(cè)傳感器通常包括觸覺(jué)、接近覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等傳感器。機(jī)器人傳感器是機(jī)器人研究中必不可缺的重要課題，需要有更多的、性能更好的、功能更強(qiáng)的、集成度更高的傳感器來(lái)推動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展。