發布日期：2022-10-09 點擊率：108
在美國拉斯維加斯舉辦的全球最大電子產品展覽會“2018年消費類電子產品展銷會（CES 2018）”的 TDK和AKM的展臺上發布了一款高精度3軸磁力計。
該磁力計將TDK公司開發的高度靈敏的隧道磁阻（TMR）元件與AKM公司設計的先進電子羅盤ASIC組合到一個小型LGA 11針封裝內。該新型TMR磁力計附在一塊芯片上，微型尺寸僅為1.6毫米 x 1.6毫米x 0.6毫米，而其特點是具有業內最低的RMS噪音，僅為40 nT-rms，且在在輸出數據速率為100Hz時, 電流消耗亦非常低，僅為40 μA。
由于具有10 nT/LSB（最低有效位）的高靈敏度，該磁傳感器可以非常精確地檢測磁場內細小變化，從而能夠在地球磁場或磁場發生器的幫助下高度準確地探測位置和方位。這些獨一無二的特點使得TMR磁力計適用于緊湊型電子設備上，例如：智能手機、平板電腦、游戲機控制器和各種各樣的可穿戴設備，以及需要位置和方位精度高的其他應用，例如：虛擬現實、增強現實或混合現實（VR、AR和MR）或室內導航。
磁傳感器
磁傳感器是種類繁多的傳感器中的一種，它能夠感知與磁現象有關的物理量的變化，并將其轉變為電信號進行檢測，從而直接或間接地探測磁場大小、方向、位移、角度、電流等物理信息，廣泛應用于信息、電機、電力電子、能源管理、汽車、磁信息讀寫、工業自動控制及生物醫學等領域。
隨著科技進步和信息技術的發展，人們對磁傳感器的尺寸、靈敏度、熱穩定性及功耗等提出了越來越高的要求。
廣泛應用的磁傳感器主要是基于電磁感應原理、霍爾效應及磁電阻效應等。其中基于磁電阻效應的傳感器由于其高靈敏度、小體積、低功耗及易
集成等特點正在取代傳統的磁傳感器。
目前市場上主要的磁傳感器芯片是基于霍爾效應、各向異性磁電阻(AMR)和巨磁電阻(GMR)效應而開發的，而由于TMR磁傳感器芯片擁有的小型化、低成本、低功耗、高度集成、高響應頻率和高靈敏度特性，使其將會成為未來競爭的制高點。
TMR隧道磁阻傳感器
主流的磁傳感器仍然是半導體霍爾器件，但其本身存在的靈敏度低、容易受應力和溫度影響、響應頻率低以及功耗大的缺點，使其主導地位正不斷受到磁電阻傳感器的沖擊。
國外薄膜磁電阻傳感器(AMR／Sl，in-Valve／TMR)技術已經成熟并已開始大規模量產。TMR傳感器目前主要應用在硬盤磁頭和磁性內存領域，代表廠商：Seagate／WD／TDK；AMR器件代表廠商有：HoneyWell／NEC／日本旭化成／西門子；美國NVE公司小規模量產GMR傳感器和少量的Spin—Valve傳感器。
TMR磁傳感器芯片的研發和生產依賴于納米薄膜及納米級電子元器件的生產設備、生產工藝與技術以及芯片的設計等多個環節。TMR技術主要掌握在國外的硬盤制造企業手中，而磁傳感器制造企業普遍缺乏n很芯片制各技術、人才和生產經驗。
在全世界范圍內，國際上也只有美國的兩家公司能夠小批量生產TIvIR磁傳感器芯片，包括美國的NVE和Micro MagneTIcs，而國內受設備和人才的限制，直到2010年，才逐漸填補這一領域的空白。
變磁阻式傳感器
將位移、轉速、加速度等非電物理量轉換為磁阻變化的傳感器。它包括電感式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器。
變磁阻式轉速傳感器 它屬于變磁阻式傳感器。變磁阻式傳感器的三種基本類型,電感式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器都可制成轉速傳感器。電感式轉速傳感器應用較廣,它利用磁通變化而產生感應電勢,其電勢大小取決于磁通變化的速率。這類傳感器按結構不同又分為開磁路式和閉磁路式兩種。開磁路式轉速傳感器(圖4a)結構比較簡單,輸出信號較小,不宜在振動劇烈的場合使用。閉磁路式轉速傳感器由裝在轉軸上的外齒輪、內齒輪、線圈和永久磁鐵構成(圖4b)。內、外齒輪有相同的齒數。當轉軸連接到被測軸上一起轉動時,由于內、外齒輪的相對運動,產生磁阻變化,在線圈中產生交流感應電勢。測出電勢的大小便可測出相應轉速值。
參考書目
張是勉,楊樹智編著:《自動檢測》,科學出版社,北京,1987。
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磁性材料(如坡莫合金)具有各向異性，對它進行磁化時，其磁化方向將取決于材料的易磁化軸、材料的形狀和磁化磁場的方向。，當給帶狀坡莫合金材料通電流時，材料的電阻取決于電流的方向與磁化方向的夾角。如果給材料施加一個磁場B(被測磁場)，就會使原來的磁化方向轉動。如果磁化方向轉向垂直于電流的方向，則材料的電阻將減小;如果磁化方向轉向平行于電流的方向，則材料的電阻將增大。磁阻效應傳感器一般有四個這樣的電阻組成，并將它們接成電橋。在被測磁場B作用下，電橋中位于相對位置的兩個電阻阻值增大，另外兩個電阻的阻值減小。在其線性范圍內，電橋的輸出電壓與被測磁場成正比。
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磁阻效應及磁阻傳感器的特性研究
P 李夢達
實驗目的
了解磁阻效應的基本原理及測量磁阻效應的方法。
測量銻化銦（InSb）傳感器電阻的變化與磁感應強度的變化之間的關系，并作出相應圖線。
利用作出的圖線測量未知磁場。
實驗原理
（原始實驗原理見預習報告）
關于本次實驗
本次實驗測量相關傳感器的橫向磁阻效應，實驗儀器如圖1所示。其中IM 輸出為勵磁電流，IS輸出為加在傳感器兩端的電流。最左邊面板負責測量外加磁場強度與傳感器兩端的電壓值。
圖1 磁阻效應試驗儀
實驗中需要測量的項目有勵磁電流大小（和外加磁感應強度相關）、磁感應強度、傳感器兩端的電壓值。根據歐姆定律來計算磁阻效應時傳感器的電阻值。
實驗需要計算電阻的相對變化率的數值，并將此數值與磁感應強度B相對比，作出-B曲線，并進行擬合。
一般情況下外加磁場較弱時，電阻相對變化率正比于磁感應強度B的二次方；隨磁場的加強，與磁感應強度B呈線性函數關系；當外加磁場超過特定值時，與磁感應強度B的響應會趨于飽和。
根據擬合出來的曲線，我們可以測量位置磁場的磁感應強度。
關于霍耳效應
磁阻效應的產生原理和霍耳效應十分相似，圖2和圖3分別為橫向磁阻效應和霍耳效應的原理圖。
圖2 橫向磁阻效應原理圖
圖3 霍耳效應原理圖
本次實驗儀器所使用的測量磁感應強度的儀器部分就是使用了砷化鎵（GaAs）霍爾傳感器，測量霍爾片兩端的霍爾電壓（圖3中的電壓表）即可得出磁感應強度的大小。霍耳效應的原理公式為：
其中
稱為霍爾元件的靈敏度，而電流I是流過霍爾元件的電流強度。
實驗步驟
接線已經完成，將IS和IM的調節旋鈕擰至最小。
打開交流電源，將信號源及測試架的切換開關都處于按下狀態，這時將測試架上取出的霍爾電壓信號輸入到信號源，經內部處理轉換成磁場強度由表頭顯示。
調節IS調節電位器讓IS表頭顯示為1.00mA，然后調節IM，使磁感應強度顯示為0mT，記下勵磁電流值IM的大小。
按上信號源及測試架上的切換開關，測量并記錄該磁感應強度下對應的磁阻電壓。注意保持IS表頭顯示應為1.00mA，如果出現變化，再次調節IS。
將信號源及測試架上的切換開關按下，重復上述操作，再調節IM，磁感應強度每增加10mT，記錄一次對應的勵磁電流值和相應的磁阻電壓。
記錄每次的實驗數據，并計算相應的，其中表示磁感應強度B=0的時候的電阻值。
根據實驗數據，在B
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