改进型二维锑化铟—铟磁阻式振动传感器的研究

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传感器技术是现代信息技术的关键组成之一。传感器是采集对象与信息系统的接口,是系统感知、获取与检测信息的窗口。磁传感器是传感器大家族中的一个重要分支。通过磁场的无接触特性,对非电量的测量是磁传感器应用的一个重要方面。本文所研究的改进型二维锑化铟-铟(InSb-In)磁阻振动传感器是由InSb-In薄膜磁阻元件为核心部件,制成的磁振动传感器。其磁头由两对对称轴方向互相垂直的InSb-In磁阻元件构成,且被置于同一水平面上相对放置,既使磁阻式振动传感器由原来的两层平面结构简化为一层结构,又保证以两个垂直方向为基准方位检测金属滚珠运动,从而起到优化磁传感器的制作工艺,扩大检测范围的作用。 本文首先介绍了InSb磁敏效应的基本原理,设计了改进型二维InSb-In振动传感器的磁传感器结构,还设计了适合磁阻式振动传感器的信号处理电路,得出了信号的输出与振动检测强度、振动检测频率的关系。设计了单片机信号采集程序,来更好的处理传感器的输出信号,以及运用看门狗电路,来监测单片机的运行情况。本文对该振动传感器的各项性能进行了测试,结果表明: (1)改进型二维锑化铟-铟磁阻振动传感器既扩大了检测范围,又优化了传感头结构,优化了模拟信号处理的电路结构,加速了产品生产效率,适应了市场的需求。(2)实验结果表明,振动加速度6m·s-2左右时,振动传感器的有效振动频率范围为(100~750)Hz范围;振动频率一定时,当检测强度增加到一定数值后,输出信号不随振动强度的增加而增大,而是保持稳定。此工作性质由该传感器的特殊结构决定,使其在实际应用中防冲击、防破坏性能良好,即使受到较大的撞击,传感器依然保持输出正常稳定,比较适用于防盗报警。(3)该振动传感器能够在-40℃~80℃正常工作,信号输出稳定准确,解决了半导体磁敏电阻温度特性差的问题。(4)传感器整机工作稳定可靠,电路简单,调试方便,成本较低,适合工业化大规模生产。
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