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文献综述1.前 言 磁性传感器则是传感器中的一大门类，具有非接触测量、高可靠、坚固耐用、测量灵敏度高等特点。早先的磁传感器，是伴随测磁仪器的进步而逐步发展的。在众多的测磁方法中，大都将磁场信息变成电讯号进行测量。在测磁仪器中“探头”或“取样装置”就是磁传感器。 随着信息产业、工业自动化、交通运输、电力电子技术、办公自动化、家用电器、医疗仪器等等的飞速发展和电子计算机应用的普及，需用大量的传感器将需进行测量和控制的非电参量，转换成可与计算机兼容的讯号，作为它们的输入讯号，这就给磁传感器的快速发展提供了机会，形成了相当可观的磁传感器产业。2.发展简况 自从磁传感器作为一种独立产品进入应用以来，迄今，从T的人体弱磁场到高达25 T以上的强磁场，都可以找到相应的传感器进行检测。磁传感器的发展，在本世纪7080年代形成高潮。90年代是已发展起来的这些磁传感器的成熟和完善的时期。 为适应整机小型化、智能化与高度性能发展的需要，磁传感器正在向着微小型、集成化、智能化和系统化等方面迈进。在国外，由于磁传感器已逐渐被广泛而大量地使用，有许多企业竞相研制和生产，形成了一定规模的磁传感器产业。霍尔器件是半导体磁传感器中最成熟和产量最大的产品。旭化成(InSb霍尔元件)、Honeywell、Allegro(原称Sprague)、ITT、Semens(霍尔电路)等均已大量生产。Philips、Honeywell、Sony、IBM等已大量生产了金属膜磁敏电阻器及其集成电路。TDK、Sony、Matsushita、Toshiba等已批量生产非晶磁头等非晶金属磁传感器。还有LEM、Honeywell、F.W.Bell、NaNa等公司生产了各种用途和量程的电流、电压传感器和其它类型的磁传感器组件，这些磁传感器都已得到广泛的应用。 国内，除南京中旭微电子公司可大量生产霍尔集成电路、营口华光传感元件厂可批量生产薄膜磁阻器件、西南应用磁学研究所可批量生产威根德器件外，其余各类也有研制和小批量生产。据方芳预测：1995年，国内有41家企业生产磁传感器，总产量为2780万只。其中，霍尔器件1730万只，结型磁敏元件90万只，磁电阻元件850万只，威根德元件110万只。虽然其余各种磁传感器都有厂、所、校在进行研制，品种基本齐全，但仍未形成规模化产业。 3.磁传感器的产业性应用 磁传感器已经在许多领域获得了产业性的应用，每年所需用的磁传感器的总数量以十亿计。仅就日本电子工业振兴协会1992年的统计，该国1992年共用磁传感器11.08亿只，其中，64%为霍尔器件，主要用于无刷直流电机，32%为磁头，其余的4%用于其它领域。所用的各种磁传感器的数量在各类传感器中居于首位。3.1 电机工业 无刷电机具有体积小、重量轻、效率高、调速方便、维护少、寿命长、不产生电磁干扰等一系列优点，年需求量数以亿计。据统计，日本1989年无刷电机的年产量已超过1.6亿台。 在无刷电机中，用磁传感器来作转子磁极位置传感器和定子电枢电流换向器。许多磁传感器，如霍尔器件、威根德器件、磁阻器件等都可以使用，但目前大量使用的，主要是霍尔器件。1992年，由泡特公司研制的大功率直流无刷电机问世，功率可达200 kW以上。 3.2 电力电子技术 电力电子技术是电力技术和电子技术的结合，可实现交直流电流的互相变换，并可在所需的范围内实现电流、电压和频率的自由调节。采用这些技术和产品，可做成各种特殊电源，（如UPS、高频电源、开关电源、弧焊机逆变电源等）和交流变频器等产品。（交流变频器用于电机调速，节能效果极好）。这些变流装置的核心，是大功率半导体器件。以磁传感器为基础的各种电流传感器被用来监测、控制和保护这些大功率器件。霍尔电流传感器响应速度快，且依靠磁场和被控电路耦合，不接入主电路，因而功耗低，抗过载能力强，线性好，可靠性高，既可作为大功率器件的过流保护驱动器，又可作为反馈器件，成为自控环路的一个控制环节。使用变流技术可以大量节能，目前国外使用的电能95%是经过变换来使用的，国内变流技术已受到高度重视，但仅5%的电能经过变换，有巨大的应用前景。此中，可能吸纳大量的电流传感器，是磁传感器的又一巨大的产业性应用领域。 3.3 能源管理 电网的自动检测系统需采集大量的数据，经计算机处理之后，对电网的运行状况实施监控，并进行负载的分配调节和安全保护。自动监控系统的各个控制环节，都可用以磁传感器为基础的电流传感器，互感器等来实施。目前霍尔电流传感器已逐步在电网系统中得到应用。用霍尔器件作成的电度表已从研制逐步转向实用化。用它们可自动计费并可显示功率因数，以便随时进行调整，保证高效用电。 4.关于磁传感器产业发展的思考 一个产品要被大量而长久的使用，必须有优良的性能/价格比。产品的性能稳定和成本下降，只有实现了规模化的生产才能达到。要大量被采用，需要大量生产去保证供应，大量生产又可保证质量的稳定和成本下降，增强产品的竞争力，二者是相辅相成的。 南京中旭微电子有限公司生产的霍尔集成电路，在实现规模生产前，1993年单位成本还高达5元/只以上，在国内外没有竞争力。当产量上升到100万只/月时成本降到1元/只左右，具备了竞争能力。在产量达到300万只/月之后，一只开关霍尔电路的价格已和一只普通中功率晶体管相近，具有较强的竞争能力，进入了国际市场。 综合起来，可以看出，要实现产业化的生产，首先必须有产业化的应用市场，同时，传感器生产者应具有可满足市场需求的产品，而且，产品的性能/价格比必须能和相同的或具有同样功能参数的产品竞争。在分析国外磁传感器的产业状况时发现，国外生产磁传感器的一些著名的企业，大都是知名大企业中的一个组成部份或和大的生产终端产品的企业有着紧密联系的企业。例如IBM、东芝、索尼、松下、Siemens Akt 、Honeywell、Allegro等等。在这些企业中，起码有两点明显的优势：一是研制-生产-使用的紧密结合；另一个就是一旦要迅速扩大生产时，可调动巨大的经济实力给予支持，使产品能占领市场。 从这些情况中可以看到，这些传感器生产厂是面向广阔的产业性应用市场，背靠实力强大的企业集团，可用它们的传感器产品去实现，丰富甚至形成终端产品的特色，而又从终端产品那里获得广阔的市场。 我国的传感器生产大都在中、小企业中进行，比较分散，且技术经济实力较弱。差不多是有了传感器产品之后再来寻找市场，一旦有了大量的需求时，又无力迅速扩产，失去占领市场的良机。 在目前条件下，有远见、有实力的终端产品集团，可以从自身的利益出发，考虑去联合、重组、兼并、购买一些中小企业，利用它们现有的力量并加以充实,和自己的产品一道去占领这些有吸引力的市场。 参考文献 1 马昌贵，磁传感器电子材料，1983（1）：4556 2 Baltes H P， Integrated Semiconductor Magnetic Field Sensors PIEEE，1986，74 （8）：11071132 3 Lenz J E，A Review of Magnetic SensorsPIEEE ，1990,78（6）： 973989 4 Mohri K，Review on Recent Advances in the Filed of Amorphous-Metal Sensors and TransducersIEEE Trans on Magnetics，1984,20（5）： 942947 5 涂有瑞，磁敏传感器产业的现状和发展趋势电子科技导报，1996（10）：2838 6 涂有瑞，飞速发展的磁传感器，19997 吕义俊，电子天府，1992（1）8 何小明，中国电子报，1999（13）9 谭锐，磁电科技引用与市场快讯，200010 于声明，磁性材料及器件，199811 于声明,蓬勃发展的磁传感器技术，200712 13 14 Watzin, J. A GSFC perspective on the execution of faster, bette