【摘 要】
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磁传感器的应用有着悠久的历史,从古代用于航海的指南针到当代广泛应用于航空航天、自动化测量、磁性存储、生物医学等各行业中,扮演着重要角色。近年来一种新型的磁传感技术
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磁传感器的应用有着悠久的历史,从古代用于航海的指南针到当代广泛应用于航空航天、自动化测量、磁性存储、生物医学等各行业中,扮演着重要角色。近年来一种新型的磁传感技术,即巨磁阻抗(Giant Magneto impedance,GMI)效应传感器飞速发展,其自1992年在CoFeNi非晶丝中报道之后,引起了世界各国科研工作者的高度重视,相较于其他传统磁传感器而言,它的主要优势有三点,其一、制作工艺较为简单因而大幅降低了制作成本,其二、易于实现微型化与集成化,而且能够达到高灵敏度、低功耗和低磁滞等技术要求,其三、能够实现在很宽温度范围内对微弱磁场的快速灵敏检测。本文选择以钴基薄带为基础,研究了曲折型单层膜的巨磁阻抗效应与样品各参数的关系,以及根据所制备的传感器搭建外围测试电路。主要研究结果如下:1.本文采用键合、光刻、电镀等MEMS微细加工技术制备了不同结构的微型化Co基薄带。微型化Co基合金薄带采用的是VACUUMSHMELZE~?公司生产的V6025材料,其结构设计为曲折型不同匝数(1~3匝)。在1~40 MHz频率范围内,研究了外加磁场的方向以及传感器的匝数对巨磁阻抗效应的影响。研究发现,巨磁阻抗效应均呈现负值,这与材料本身具有的磁各项异性场属性有关。2.与外加横向磁场时的GMI效应相比较,当外加磁场为纵向时,获得较大的巨磁阻抗效应为负值。在电流频率为10MHz,磁场150 Oe时巨磁阻抗变化率达到最大值-69.93%。随着匝数的增加,GMI效应负值呈现增加趋势,由1匝-41.57%增加到3匝的-69.93%。GMI效应均有着相同的变化趋势,随磁场的增加而降低,在饱和磁场下达到负的最大值。3.提出并研究新型的GMI传感器检测系统,该检测系统由信号发生器、V/I转换电路功率放大器及真值转换器构成。在1MHz到10MHz的激励信号频率范围内,利用新型检测系统对GMI传感器进行了测量,并且与惠普公司4194A型阻抗分析仪在相同条件下的测量结果进行了比对分析,在频率为5MHz时比较结果显示该系统的误差范围小于1.5%,在5Oe~15Oe的范围内传感器的输出曲线线性度良好,传感器灵敏度为93.67mv/Oe,输出线性度为16.67%。
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