纳微世界导航论文

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1、纳微技术的发展现状与未来之挑战米GMI磁敏传感器关键词：纳微传感器发展1提出i可题1.1纳米GMI磁敏传感器现状1.1.1纳米磁験传感器的原理，1.1.2目前应用的技术，优点1.1.3应用情况1.1.4GMI机理效应1.2纳米GMI磁敏传感器未来之挑战2分析问题2.1纳米GMI磁敏传感器现状2.1.1纳米磁敏传感器的原理，纳米磁敏传感器，山GMI磁敏传感原件组成。它利用的是具有高软磁特性的铁基纳米品带材料在被控的特定磁结构卜•产牛的巨磁阻抗效应。根据不同的电路和磁路，它能够形成不一样的磁结构，来获得最佳灵敏度。2.1.2目前应用的

2、技术，优点巨磁阻抗效应是指磁性材料的交流阻抗随着外加直流磁场的变化而发生显著变化的效应。所谓软磁材料，特指那些侨顽力小、容易磁化和退磁的磁性材料。利用了材料的磁敏性质制备而成的磁敏传感器具有灵敏度高、体积小、响应快以及温度稳定、无磁滞、寿命长等特点，是电子测量领域及发展高水平控制系统的关键器件之一，它在电机控制、工业机器人、医疗电子、自动化等领域可以替代原有的传感器，使产品的口动化及控制水平跃升到一个新的程度。2.1.3应用情况利用GMI效应的传感器继承了传统磁传感器的优点，并且，由于GMI磁阻抗变化率高，使它能够感应微弱磁场，在

3、汽车工业、自动化控制、安全检测和国防军工领域应用潜力极大,从而扩大了磁传感器的测量范围和应用面，呈现出广阔的应用前景。GMT磁场传感器由于GMT效应的传感器比传统的磁传感器冇着灵敏度高，后续处理电路简单的特点，所以非常适合于制作传感器的探头。用1F•晶材料作为嫩感元件，激励信号则由RC振荡电路或者芯片产生。在该信号的激励下，当外界微弱磁场发工变化时，敏感元件会迅速做出相应的变化,具体体现在其阻抗变化上而。通过后续的调理电路可将阻抗变化量转化为电信号，根据测得的电信号便可以获得相应的磁场人小。用这种传感器可以检测弱磁场和磁体位移等物

4、理最。GMI旋转编码器根据GMI效应，K.Mohri等人将一根折叠的FeCoSiB非晶丝制成一种新型的器件，称其为磁阻抗元(Ml),并将其应用到磁旋转编码器中。该编码器山8个串联的皿元而对磁极呈星形环状分布，这种磁编码器消除了环形磁体由每个磁极磁场的不规则分布、外界杂散磁场以及转动轴的偏心运动带来的影响。另外，由于MI元与磁体表血的间距较大(远人于用MR元做成的编码器)，这便解决了小间距带來的碰撞问题，因而提高了编码精度。GUI汽车导航传感器偏置线H非晶丝（那带）9利用纳米磁阻抗效应的各种型号的磁敏开关元里程表计数、电喷发动口本爱

5、知钢铁公司和名古屋大学联合研究非品丝GMI效应在自动化高速公路系统（AHS）中的应用，目标是利用非晶丝GM1传感器，实现汽车在高速公路行驶屮具有自动导航的功能。其中用永磁材料制作的磁性标签按一定规则固定在路而上，用非晶丝制作的开关型GMI传感器安装在汽车上。汽车在行驶中借助传感器对磁性标签的跟踪实现自动导航功能。在这类应用屮，传感器对环境抗干扰能力尤为重要，据悉，爱知钢铁公司开发的专用GMI传感器已经解决了相关的问题。纳米磁敏开关：高灵敏性能,研制了件，可广泛用于汽车机测速、防盗报警等方血。纳米线性位移传感器:为材料处于某种磁结构

6、时〃町以发现外磁场与磁阻抗效应呈现良好的线性关系它主耍用于汽车油量的控制。齿轮速度传感器：利用GM1探头与齿轮凹凸而距离变化所产牛.的脉冲倍号进行转速测量和控制，可用作汽车防抱死系统（ABS）的速度传感器.由于此类传感器灵敏度高，并采用较封闭的磁路设计，因此具有以下特点：1•输出信号幅度不随转速变化2.灵敏度高3.频率响应快4.抗电磁十扰性能强5.热稳定性好.电了磁罗盘、位置传感器、三维磁强计、电流传感器、速度传感器、微位移传感器和生物传感器等。1.1.4GMI研究进展现在，基于非晶丝（薄带）GM1效应的磁传感器研究I•分活跃，已

7、经成为现代磁电了学的研究热点之一。用于GUI磁传感器探头的非晶丝肓径通常为30-150um,长度为数mm不等，通常采用旋转水屮纺丝法制成。对于非晶薄带，长度约数mm,宽为20-30um,厚约5Um,釆用单辐快淬法制备。GMT元件的典型结构如图所示。在非晶薄带上缠绕2组线圈：偏置线圈和反馈线圈，丿1］來改善GMI特性。2.1.5多层膜GMI磁传感器研究进展与丝和帯和比较，薄膜容易通过光刻技术等来实现器件的微型化，•集成电路工艺和兼容。因而，基于多层膜GM效应的磁传感器已经成为新型磁传感器研究的新热点。多层膜的一般结构是铁磁层/导电层

8、/铁磁层（3层）或者是铁磁层/绝缘层/导电层/绝缘层/铁磁层（5层），同时导电层也可以为多元复合层。目前报道的多层膜屮，铁磁层通常都为磁致仲缩系数为零的非晶、纳米晶软磁薄膜，如,FoCoSiBXoSiB等以及常规软磁材料FcNi,Ag^Cu或Au为