基于MEMS技术的磁通门传感器制备研究.pdfVIP

维普资讯 基于MEMS技术的磁通 门传感器制备研究 口 杨志强 口 吴江妙 口 宣仲义 浙江师范大学 职业技术学院 金华 321019 摘 要：基于MEMS(MicroElectro．Mechanicalsystems)技术的微型磁通门传感器具有体积小、重量轻、成本低 、-．j-~性 高、灵敏度高等传统磁通 门器件无法比拟的优点。为此对磁通 门的原理与结构进行 了阐述 ，并介绍 了3种典型磁芯结构微型磁 通 门传感器的研究现状 ，指 出提高精度、缩小体积、集成化制造、数字化设计、批量化生产是微型磁通门传感器的发展趋势。 关键词：MEMS 磁通 门 传感器 磁芯 中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2008)04—0043—04 地磁 场是地球 的基 本 物 理场 之一 ，它 的~ d,N 5o 它服 从 于法 拉 第 电磁 感 应 原 理 ，这 种 器件 称 为 磁通 门 T左右 ，频率变化范 围很大 ，周期从亚毫秒 到几百万 探头 ，它可 以将环境磁场调制成偶次谐波感应 电势 。 年 【】t，对地 磁场 的研 究关 系 到地球 科 学 、空 间物 理学 与 微 型磁 通 门传感 器正 是 利用 磁通 门现象来 进行 -r 地球 物理 学 的发展 。磁 通 门传感 器具有 分辨 率高 、测量 作 ，在 它 的励 磁线 圈 中通 一交流 电流 时 ，产生 的交变磁 弱磁 场 范 围宽 、性 能稳 定 、结 构 简单 等优 点 ，能够 直 接 场和待测磁场共 同作用 ，使磁芯达 到饱 和 ，并在探测线 测量磁 场 分量 的大 小 ，因此 被广 泛应 用 于地磁 研究 、地 圈 中产生感应 电压 ，通过测量和分析感应 电压 的变化 质勘探 、空 间磁场测量 、航 空航海 定位 、武器侦察及材 可达 到测量待测磁场 的 目的。传 统磁通 门传感器 多数 料无损探伤等领域 ，成为研 究地球物理学与空 间物 是用机械方法在 高磁 导率磁芯上缠绕线 圈做成螺线管 理学 的重要T--段 。 式 的探头 ，它 的体积 、重量和功耗均较大 ，测量精度和 上世 纪8O年代末期发展起来 的 MEMS技术使微 范 围又较 低 。而 利用 MEMS技术 制 作 的微 型磁 通 门传 型磁通 门器件 的设计制造成为可 能 ，它实现 了直接将 感器 比传 统磁通 门体积小 、重量轻 、功耗低 ，而且测量 磁 通 门器件集 成 于芯 片之上 ，降低 了器件 成本 ，同时能 精度和范 围都得 到极大提高 。 够完成许 多常规尺寸 的机 电系统不能完成 的任务 ，为 1．2 结 构 磁 通 门技 术 的发展 开 辟 出更加 广 阔 的领域 。这种 基 于 微 型磁通 门传感器一般 由探头和接 口电路组成 。 MEMS技 术 的微 型磁 通 门器 件具有 体积 小 、重量 轻 、成 探头包括磁芯 、励磁线 圈和感应线 圈 ，磁芯 由高磁导率 本 低 、可 靠性 高 、灵 敏 度高等传 统磁 通 门器 件无 法 比拟 材料制 成 ，常见 的有 单 芯 、双芯 、环 芯等 结构 ，磁 芯 的结 的优点 ，是传统磁通 门器件发展 的必然趋势 ，从9O年代 构 与 性 能直 接 影 响到磁 通 门探 头 的性 能 。线 圈结 构 主 初期 开始 ，与此相关 的研究工 作便 广泛 开展 起来 n t。 要有平面和立体两种 。平面结构是指线 圈与磁,m,xlz-行 ， 本文对微 型磁通 门器件 的构成及工 作原 理进 行 了论 典型的工艺流程是先做一种线 圈 (励磁线 圈或感应线 述 ，并着重 从 工艺 和结 构 方 面介 绍 了微 型磁 通 门传感 圈)，然后制作磁芯 ，最后再做 另一种线 圈。立体结构则 器 的必威体育精装版进 展 和未来 的发展 方 向。 是像传 统 的磁通 门一样将线 圈缠绕在磁芯上 ，其基本