霍爾相位傳感器的研究開發(fā)

霍爾傳感器是目前使用廣泛的磁傳感器之一。它不僅可以用來測量磁場，還可用于測量電流、速度、位置、角度和轉(zhuǎn)速等物理量，在精密測量、工業(yè)自動化控制、汽車電子、家用電器等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本課題是上海汽車工業(yè)科技發(fā)展會支持項目“相位傳感器的研究開發(fā)”的一部分，著重探討在研究開發(fā)霍爾相位傳感器組件過程中出現(xiàn)的理論性關(guān)鍵技術(shù)。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號通過放大轉(zhuǎn)換成二進制的開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。

先簡要介紹了霍爾效應(yīng)的基本原理，霍爾元件和霍爾集成電路的發(fā)展過程和近況。對Si雙極型霍爾開關(guān)集成電路的工作原理其中包括穩(wěn)壓電路、放大電路和觸發(fā)電路等進行了認真的分析和，重點研究了溫度補償、電阻修調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)，成功完成了霍爾開關(guān)集成電路在工作溫度范圍內(nèi)(-40℃—— 150℃)的溫度，并完成了Si雙極型霍爾開關(guān)集成電路的版圖設(shè)計。MEMS電容式微慣性傳感器因其具有尺寸小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、溫度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等優(yōu)點，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、消費電子、慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

深圳瑞泰威科技有限公司是國內(nèi)IC電子元器件的代理銷售企業(yè)，專業(yè)從事各類驅(qū)動IC、存儲IC、傳感器IC、觸摸IC銷售，品類齊全，具備上百個型號。與國內(nèi)外的東芝、恩智浦、安森美、全宇昕、上海晶準(zhǔn)等均穩(wěn)定合作，保證產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定供貨。自公司成立以來，飛速發(fā)展，產(chǎn)品已涵蓋了工控類IC、光通信類IC、無線通信IC、消費類IC等行業(yè)。本文將傳感器的測量電路分為單片機管理模塊、轉(zhuǎn)矩傳感器芯片模塊、角度傳感器電路芯片模塊,并分別對各測量電路進行了選材和設(shè)計。

摩托車用霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器的研究與開發(fā)

傳統(tǒng)的摩托車曲軸轉(zhuǎn)速傳感器一般使用磁電式傳感器。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但存在下述缺點:一是其輸出信號的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。若車速過慢,其輸出信號低于1V,電控單元就無法檢測。若車速過快,其輸出信號電壓值過高,會出現(xiàn)次脈沖,檢測結(jié)果與真實轉(zhuǎn)速不符;二是抗電磁波干擾能力差?；魻栃?yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器則能克服上述的缺點。近年來，隨著各種物理效應(yīng)在磁場測量中的應(yīng)用，各種弱磁測量的方法已經(jīng)逐漸趨于完善，而根據(jù)不同測量方法，各類磁傳感器也應(yīng)運而生。

摩托車發(fā)動機工作環(huán)境較為惡劣,震動大,油污多,而霍爾傳感器具有無觸點、長壽命、高可靠性、無火花、無自激振蕩、溫度性能好、抗污染能力強、構(gòu)造簡單、堅固、體積小、耐沖擊等諸多優(yōu)點,這些特點決定了摩托車上使用霍爾效應(yīng)式傳感器是個很好的選擇。對霍爾轉(zhuǎn)速傳感器磁路的設(shè)計進行了研究,確定了適合于摩托車具體應(yīng)用環(huán)境的信號發(fā)生方案,選擇了合適的霍爾芯片,通過對磁性材料的分析比較確定了性價比高的材料;用有限元分析軟件FEMM對磁路進行模擬,從原理上論證了方案的可行性。在乘積多傳感器PHD(Productmulti-sensorPHD,PM-PHD)濾波中,修正系數(shù)需要計算每一項均大于零的無窮項的和,計算不可行。

復(fù)合式磁傳感器

弱磁探測技術(shù)的發(fā)展，歸根結(jié)底依靠的是磁傳感器技術(shù)的進步。近年來，隨著各種物理效應(yīng)在磁場測量中的應(yīng)用，各種弱磁測量的方法已經(jīng)逐漸趨于完善，而根據(jù)不同測量方法，各類磁傳感器也應(yīng)運而生。從霍爾效應(yīng)磁傳感器、磁通門磁傳感器、磁電阻傳感器到光泵磁強計和超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，磁傳感器技術(shù)不斷的向前發(fā)展。這其中，為熟知的探測精度達到fT量級的弱磁傳感器當(dāng)屬基于超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)的超導(dǎo)量子干涉器件。目前，單獨的SQUID 器件在低溫下靈敏度可以達到0.2—2 pT，而通過加入耦合線圈磁通放大器，在4.2 K靈敏度可以達到10 fT 以下。然而，對于低溫超導(dǎo)SQUID 而言，需要昂貴的低溫制冷設(shè)備(液氦、低溫制冷機等)；近年來,基于隨機有限集理論的多傳感器多目標(biāo)跟蹤方法開始受到研究學(xué)者的關(guān)注。高溫超導(dǎo)SQUID由于超導(dǎo)材料的相干長度短，在約瑟夫森結(jié)的制備方面存在困難。這些因素都制約了SQUID的大規(guī)模應(yīng)用。

伴隨著科技進步和信息技術(shù)的發(fā)展，除了靈敏度之外，人們也對磁傳感器的尺寸、穩(wěn)定性、功耗、制備工藝的簡單化等提出了越來越高的要求。其中基于磁電阻效應(yīng)的傳感器因其具備高靈敏度、功耗低、體積小、加工技術(shù)成熟等優(yōu)點正在越來越大規(guī)模的使用。其中，基于巨磁電阻(GMR)及隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)制備的磁電阻傳感器因其飽和磁場較低、單位磁場靈敏度高、溫度特性穩(wěn)定等優(yōu)點，目前已被廣泛用于生產(chǎn)應(yīng)用中。特別是TMR磁傳感器，擁有小型化、低成本、低功耗、高集成性、高相應(yīng)頻率和高靈敏度特性，使其成為未來競爭的制高點。和普通型一樣，它也有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動引起的能量損失影響到振蕩頻率。

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。并且在探測精度方面相比于SQUID、光泵磁力儀等高靈敏度磁傳感器仍然有較大差距，這也限制了其在生物磁性、等一些弱磁探測領(lǐng)域的應(yīng)用。其中為了克服深反應(yīng)離子刻蝕關(guān)于深寬比不能做大的限制和降低噪聲，詳細介紹了電磁驅(qū)動增大傳感器初始檢測電容的工作原理，通過嵌入可動電極和電磁驅(qū)動作用減小電容間隙，結(jié)果表明，電磁驅(qū)動使得傳感器的電容間隙減小4μm，初始檢測電容由1。

傳感器的作用有哪些？

通常醫(yī)院中的護理都必須依靠護士不斷巡視病房，定時測量的體溫、血壓、功百能等指標(biāo)，十分費工費時，而且靈敏度、準(zhǔn)確率也不高。隨著重組DNA技術(shù)、單技術(shù)以及計算機技術(shù)的并列發(fā)展，傳感器與電子計算機結(jié)合，不僅可以超微量地檢測人體外的血樣、尿樣中的生化代謝物，度而且已發(fā)展為不用抽血、抽體液直接可以測得人體內(nèi)生化代謝物的變化情況，通過檢測的抗原、體含量、蛋白含量等以診斷疾病。掌握、、、病毒等各種疾病以及因懷孕而引起的生理變化情況。世界各國都在積極開發(fā)應(yīng)用這項臨床診斷和檢測技術(shù)。然而，對于低溫超導(dǎo)SQUID而言，需要昂貴的低溫制冷設(shè)備(液氦、低溫制冷機等)。

深圳市瑞泰威科技有限公司是國內(nèi)IC電子元器件的代理銷售企業(yè)，專業(yè)從事各類驅(qū)動IC、存儲IC、傳感器IC、觸摸IC銷售，品類齊全，具備上百個型號。與國內(nèi)外的東芝、恩智浦、安森美、全宇昕、上海晶準(zhǔn)等均穩(wěn)定合作，保證產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定供貨。自公司成立以來，飛速發(fā)展，產(chǎn)品已涵蓋了工控類IC、光通信類IC、無線通信IC、消費類IC等行業(yè)。根據(jù)以上理論分析和參數(shù)設(shè)計，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結(jié)構(gòu)模型，并利用有限元軟件Ansys進行。