基于巨磁阻传感器的低电导率物质检测系统设计-论文.pdf

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1、第23卷第14期电子设计工程2015年7月Vo1．23No．14ElectronicDesi~nEngJu1．2015基于巨磁阻传感器的低电导率物质检测系统设计姜凯，雷华明，赵辉(上海交通大学仪器系，上海200240)摘要：低电导率物质检测一直是生物医学研究领域的热点，与传统非接触式的低电导率检测线圈相比，巨磁阻传感器具有检测灵敏度和精度高以及信号稳定性和线性度好等优点。本文基于电涡流效应和巨磁阻传感器的特点和原理。设计了一种针对低电导率物质检测的系统，并通过一系列实验表明该系统能够对不同电导率的低电导率物质进行检测。实验结果表明该系统可以检测到电导率为0．128S／m的盐溶液。关键词：

2、巨磁阻；低电导率；涡流检测；非接触式测量中圈分类号：[TN981文献标识码：A文章编号：1674—6236(2015)14—0138—04LOWconductivitymaterialdetectionsystembasedonGMRsensorsJIANGKai，LEIHua-ming，ZHAOHui(DepartmentofInstrumentScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUnwewity，Shasta／200240，China)Abstract：Lowconductivitymaterialdetectiontechnologyisah

3、otspotinbiomedicinestudy．Comparedwithcoilsensorintraditionalnon-contactdetectingsystem，GMRsensorshaveadvantagesofhighersensitivity，higherprecision，betterlinearityandbetterstability．BasedontheeddycurrentdetectionprincipleandtheGMRsensorcharacter，theau~ordesignsalowconductivitymaterialdetectionsyst

4、em．SeveralexperimentsindicatesthatthissystemCandetectmaterialswithdiferentconductivityanditcandetecttheNaC1solutionwithconductivityof0．128S／m．Keywords：GMR；lowconductivity；eddycurrentdetection；non-contactdetection生物组织阻抗特性与其病理特征有着紧密联系．可以1巨磁阻传感器检测原理通过研究生物组织的阻抗率变化来间接研究其医学病理特征的变化。但由于生物组织电导率相对较低，肌肉组织电导

5、基于巨磁阻传感器设计的电导率检测方法是基于电涡率在0-3—0．4S／m范围内，骨组织电导率在0．08～O．2S／m范流效应设计的检测方法。而传统的电涡流检测方法多采用线围内[1-21。因此，低电导率物质检测方法一直是生物医学研究圈结构，而双线圈结构又相对较为常见。上海交大王成龙提领域的研究热点。出了串联反向三线圈结构利用pcb技术制作的串联三线圈现今研究较为成熟的低电导率物质的检测方法主要有对不同材料进行测量到达了较好的检测效果c7】。但线圈检测如下几种：基于电涡流效应的磁感应成像技术(MIT)~。基于多用于工业级检测，对低电导率物质的检测灵敏度较低，较电极激励电场效应的电阻抗成像技术(

6、EIT)t4]。由于电涡流检难达到良好的检测效果。相比于传统检测方法以线圈阻抗变测是一种无接触无损伤的测量方法．相对而言基于电涡流效化值为检测对象来说．而巨磁阻传感器检测的是电磁场的强应的电阻抗检测方法在生物组织医学检测方面有着宽广的度变化，具有更高的灵敏度。发展前景。巨磁阻传感器是基于金属多层膜电子自旋相关散射效应而设计的新型磁敏传感器嘲。相比其他磁敏传感器件以及传统的电涡流检测线圈。它具有较高的灵敏度、非常宽广的测量范围。测量稳定性良好的优点，在工业自动化领域有广泛应用网。本文介绍了一种结合巨磁阻传感器与电涡流效应的低电导率物质检测方法，并利用该方法设计的非接触式低电导率测量系统针对

7、不同电导率的盐溶液进行了检测实验，图1巨磁阻检测原理图相对于以往的线圈式检测方法提高了针对低电导率物质的Fig．1GMRmagneticdetectionprinciplediagram非接触式检测的检测分辨力，达到了良好的实验效果。巨磁阻传感器检测的基本原理如图1所示。激励线圈在正弦的激励电流，的作用下。线圈所在空间将产生一定大小收稿日期：2014—11-17稿件编号：201411119作者简介：姜凯(1988一)，男，湖南怀化人