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(dòng)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(huì)支持項(xiàng)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(hào)通過放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開關(guān)信號(hào)，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(duì)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(jìn)行了認(rèn)真的分析和，重點(diǎn)研究了溫度補(bǔ)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(jì)。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(diǎn)，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、消費(fèi)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(dòng)IC、存儲(chǔ)IC、傳感器IC、觸摸IC銷售，品類齊全，具備上百個(gè)型號(hào)。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(fèi)類IC等行業(yè)。本文將傳感器的測量電路分為單片機(jī)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(duì)各測量電路進(jìn)行了選材和設(shè)計(jì)。

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(diǎn):一是其輸出信號(hào)的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。若車速過慢,其輸出信號(hào)低于1V,電控單元就無法檢測。若車速過快,其輸出信號(hào)電壓值過高,會(huì)出現(xiàn)次脈沖,檢測結(jié)果與真實(shí)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(diǎn)。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(yùn)而生。

摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境較為惡劣,震動(dòng)大,油污多,而霍爾傳感器具有無觸點(diǎn)、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(qiáng)、構(gòu)造簡單、堅(jiān)固、體積小、耐沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了摩托車上使用霍爾效應(yīng)式傳感器是個(gè)很好的選擇。對(duì)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器磁路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,確定了適合于摩托車具體應(yīng)用環(huán)境的信號(hào)發(fā)生方案,選擇了合適的霍爾芯片,通過對(duì)磁性材料的分析比較確定了性價(jià)比高的材料;用有限元分析軟件FEMM對(duì)磁路進(jìn)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(jì)算每一項(xiàng)均大于零的無窮項(xiàng)的和,計(jì)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(jìn)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(yùn)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(qiáng)計(jì)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(dá)到fT量級(jí)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(dú)的SQUID 器件在低溫下靈敏度可以達(dá)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(dá)到10 fT 以下。然而，對(duì)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(jī)等)；近年來,基于隨機(jī)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(jìn)步和信息技術(shù)的發(fā)展，除了靈敏度之外，人們也對(duì)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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)。和普通型一樣，它也有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)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(xì)介紹了電磁驅(qū)動(dòng)增大傳感器初始檢測電容的工作原理，通過嵌入可動(dòng)電極和電磁驅(qū)動(dòng)作用減小電容間隙，結(jié)果表明，電磁驅(qū)動(dòng)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(hù)理都必須依靠護(hù)士不斷巡視病房，定時(shí)測量的體溫、血壓、功百能等指標(biāo)，十分費(fèi)工費(fèi)時(shí)，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(jì)算機(jī)技術(shù)的并列發(fā)展，傳感器與電子計(jì)算機(jī)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(xiàng)臨床診斷和檢測技術(shù)。然而，對(duì)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(jī)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(dòng)IC、存儲(chǔ)IC、傳感器IC、觸摸IC銷售，品類齊全，具備上百個(gè)型號(hào)。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(fèi)類IC等行業(yè)。根據(jù)以上理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)，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(jìn)行。