36BF003步进电机的单片机细分驱动器设计（全套含CAD图纸）
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EFF的ECTS磁性物理传感器的设计与开发物理冶金部矿冶工程实验室,雅典国立技术大学，雅典15780，希腊摘要本文提出磁效应用于物理传感器的应用的评论。首先，我们说明了两个关键参数的影响的反应任何磁场装置，这是畴壁动力学和域动态轮换，介绍了相应的材料和必要的调整过程。然后，我们说明了物理传感器基于磁效应和材料，如位置，质量，现场，安全和衍生传感器。最后，我们尝试了一种算法，根据该工程师能够制定一个磁传感器，从测量的要求和材料发展与调整适应，到传感器的外壳，还讨论了磁传感器未来的设计趋势。（收到2002年2月5日，接受2002年5月15号）关键词磁性材料；物理传感器1引言传感器及转换器有一个越来越大的兴趣，因为它们的重要性在许多技术上应用。作为一个例子，所有现代汽车和运输手段使用各种各样的传感器和传感器。这次行动的所有医疗器械，也是基于传感器。工业也越来越多地采用传感器来监测和控制生产线。在文献中可以找到许多方法分类传感器1。我们使用三个原则对这种分类。关注的首要原则是个传感器可以测量，最重要的界限是物理和化学传感器物理传感器检测位置，质量，目前，时间和相对大小，而化学传感器检测到存在不同的气体在在一个特定的气氛。第二项原则是基于有关的物理现象和材料的运作传感器，目前的主要类别基于半导电，半导体，电，磁和超导传感器。最后，第三个原则讲述的传感器主要类别是用在工业，运输，汽车，医疗卡，军事，国内和环境传感器。在本文中，我们要说明的磁效应的物理传感器用于设计和相应的应用程序。铭记磁效应和材料可主要用于物理传感器的应用，我们首先提供了一个相当短的主要介绍磁效应的影响，调节的行为，磁性器件和传感器，这是畴壁动力学和域动态轮换。他们认真对照确定的任何可预见的反应磁性传感器。在介绍这些机制，我们提出了相应的磁效应和评价所需要的属性所使用的材料为每一个情况。其中一个关键点的传感器设计基于磁效应和材料上是滞后的反应。因此，我们引进原则的磁滞回线调整适应方面的应用。我们的结论是，在物理传感器设计重要的是要消除滞后，而出现了相反的读与写的过程，在一个明确的滞后是必要的。因此，我们说明了主要的基于磁效应的传感器。考虑到磁效应的定义，用于物理传感器，我们现在的位置，质量，领域和衍生传感器。此外，我们描述的安全性和智能传感器。然后，我们把重点放在主要的应用为基础的磁传感器的影响，主要是最重要的种类是由领域和位置传感器。最后，我们尝试了一种方法，据其中一个可以发展一步一步的感应元件为基础的磁效应，从这个问题的决心，关于规范的测量，到传感器外壳技术。最后，我们讨论未来的磁传感器，使我们的意见在不久的将来是重要的。2主要的磁效应动态磁畴是主要机制，负责磁效应能够用于遥感应用。任何可能使用的动力响应这一机制会导致敏感元件。有两个不同的域名情况的动态，一个是畴壁动力学和其他域旋转动态。还存在着依赖的影响来自这些动态，包括宏观和微观。在下面我们将目前的畴壁动力学，动态域名轮换以及宏观和微观依赖机制。这些影响应说明铭记的一个关键参数的磁传感器是滞后的反应。磁滞应该可以忽略不计在特定应用，如机械和领域传感器，以便改善他的不确定性水平的传感器，但应重在其他应用软件，如安全传感器，以改善稳定储存的信息。21畴壁动力学动态的畴壁和相应的使用传感器应用的关注和调动他们的核和流动或传播在磁性物质。有两例畴壁传播在排泄过程和他们的平行运动。模式的传播取决于能源储存在这些墙壁，他的能源储存在这些墙壁。低能量墙在排泄中传播如图所示。1（A）模拟的行为液体，而高能量墙传播平行图所示。1（B）。初步畴壁传播域墙1（A）初步畴壁传播域墙1（B）图1畴壁动力学（一）排泄畴壁运动（二）刚性畴壁运动主要有两个原因，高能量存储在域墙一个是基于固定影响的磁偶极子和其他的存在缺陷的物质结构。因为缺陷，可能会发生在软，硬磁材料，它可以说，吹瓶过程更可能发生在低收入固定材料，这些材料的软磁材料，而平行运动发生在硬磁材料。可逆性的畴壁繁殖确定存在或不滞在感测元件。这种可逆的进程主要取决于中存在缺陷的磁性物质以及固定磁偶极子的作用。但在有些情况下磁场装置应具有微不足道滞后。作为一个例子就是我们所说的物理传感器在没有滞后提高了不确定性，提高了传感器的响应。但是，也有一些情况下，磁器件应该有一个大的滞后效应在记录表面像用于安全传感器。畴壁动力学用于小型实地测量以及机械传感器基于小实地测量。因此，设计者应根据传感器的永磁材料方面的应用要求。如果案件是一个传感器畴壁传播与滞后的最低可能的幅度，那么，材料应包括尽可能少的缺陷，并作为软越好。这是可控的组成材料等领域的强制性目标为10有效测量，以及退火工艺的材料，尽量减少内部压力，这会影响上述缺陷。在这种情况下，材料应具有低磁致伸缩和相应低磁铁邻弹性反应，以避免交叉说话的效果可能无法控制的磁弹性波。一个能够满足这两个要求使用FECOSIB导线磁致伸缩范围为百万分之01，后热退火和/或磁场退火。利用磁致伸缩材料可能会导致高水平的巴克豪森噪声。典型的温度条件，范围30600C/分钟的温度升高，稳态条件下的3007500C在1060分钟，最后自然冷却的氩气的气氛，约1224小时。典型外地条件8008000A/米容易轴方向。另一种方法也使用，是应力电流退火，具有典型价值的拉伸应力和分别100500MPA和100300毫安的电流。在此相反，在安全传感器的牵制缺陷或控制的引入缺陷表面上的物质可以显着改善传感器稳定。22域名轮换动态该域名轮换动力学有两个不同领域的行动不可逆转的和可逆的行动区。在旋转时，就会发生不可逆转的磁畴，这是面向对某一容易轴的A，重新定位到另一个容易轴，乙，更密切的轴外场小时，由于存在这一领域3所示，图。2（A）。可逆域轮换后发生的不可逆转的轮换过程中或域迅速。由于新的容易轴B是不一样，一般的轴外场H时，往往磁偶极子定位的轴外场小时，所显示的图。2（B）。取消之后，外场，旋转磁畴返回易于轴方向乙，他们已经开始和不可逆转的重新定向。一般情况下，磁畴不返回到原来的简单轴甲容易轴甲图2磁畴动态（一）两个不同轴线的各向异性和由此产生的不可逆转的轮换，由于存在的磁场（二）可逆磁畴旋转磁化后的不可逆转的进程。对可逆性和不可逆性过程都与在场的磁致伸缩。动态特性的这些过程可能会导致弹性波，传播沿磁性材料。不可逆过程是另外负责小型或大型豪森跳跃，介绍磁噪声的敏感元件。在场的情况下不可逆转的进程滞后导致磁场旋转，以及在相对较高水平的噪音对可逆过程。既滞后和噪声影响的不确定性，任何可能的磁装置用于传感器的应用。因此，如果我们的目标是发展一种传感器，而滞后和噪声应尽量减少，只有可逆域面积应轮换使用。在此相反，如果目标展品高滞后然后不可逆转域面积的轮换应使用，但巴克豪森噪声共存在这个过程中建议使用畴壁繁殖技术，而不是不可逆转的域名轮换。域旋光效应主要发现应用领域的机械传感器。因此，一个传感器设计师使用效果域轮换应根据磁材料，以最大限度地减少的幅度外场负责不可逆转的轮换过程和相应的外场最大化范围可逆旋转。这意味着该物质是针对关于其磁致伸缩功能或循环。磁致伸缩材料用于这一效应中可以找到的形H式薄膜，色带和电线。该无条理的使用磁致伸缩材料有助于最大限度地减少的不可逆转的旋转过程，由于受到最小的强制性外地和外地范围内负责不可逆转的域名轮换。也许，最近开发的纳米材料可以进一步减少滞后的不可逆转的域名轮换，但他们可以展示磁致伸缩。退火技术还可以用来在这种情况下，不仅要消除存在的缺陷的物质，如在畴壁的动态，而且还重新定位的磁容易轴的方向，以消除这种不可逆转的迅速进程的域名轮换。消除发生不可逆转的进程只是由于缺乏容易轴方向接近外场，对于这种情况下，磁场在外地退火应垂直于容易轴的材料。大小和温度场就畴壁动力学情况是相类似的。23依赖机制已经描述了畴壁和域旋转动力，我们现在可以看到其他依赖磁场的影响。这些影响可以衡量，并作为宏观性质的材料，即电子和磁特性，但它们是基于微观影响。最有名的和使用效果的磁电阻效应4，观察到主要是在磁性薄膜。根据这一效应，直流电阻的磁性薄膜的变化约23，对磁场，由于磁畴旋转和在某些情况下，由于畴壁核。最显着的磁电阻效应，命名为“巨人”磁电阻效应，出现在一些磁性多层，阻力变化高达5080在室温下，由于垂直磁各向异性层造成垂直域轮换。最近，“巨大的”磁铁邻电阻，观察磁性氧化物，可提供更大的变化性，但在低温环境中。磁电阻效应主要是用在外地的传感器和记录媒体的应用。另一个效应，还发现应用，是交流永磁邻电阻效应或磁阻抗效应。通过这个影响，交流电阻或阻抗磁性物质随吨，他应用领域5。这样的效果也存在在非铁磁材料由于表面效应，但其幅度远小于铁磁材料。在一些零磁铁ASTRICTIVE线，其中展览环磁各向异性的磁阻抗变化超过100，对外部应用领域。虽然这种影响进行了研究，最近，它已被用于工业和汽车应用，由于其极大的灵敏方面的磁场。最近，另一效应吸引的利益磁场传感器域和更重要的是，记录媒体市场。这是自旋阀的影响6，其中一个特别设计布置好的磁性显示出不单调的BH响应。此特性允许非常好局部与实地测量一个可接受的精度。除了这些，而最近观察效果，经典感应作用的基础上线性可变差动变压器（型LVDT）的原则，用于磁通调校7的准确检测和其他领域的机械测量（主要位移）是众所周知的几年在全球传感器市场。除了这些磁效应，还有其他比较接近电磁效应能够检测等领域的霍尔效应，量子霍尔效应和超导量子干涉仪。从这个简短的报告的主要磁效应用于传感器的应用，可以看出，除磁弹性，这是用于直接探测的机械尺寸，主要遥感应用的磁效应和材料的磁场检测。检测领域，人们可以转让的测量在另一个物理尺寸，如位移，压力，流量等在未来，我们应把注意力集中在使用上述磁效应发展的遥感要素。3传感器安排各种磁效应和材料在前一章已经使用为核心的许多敏感的内容。这些遥感内容分为五个不同种类的物理传感器和提出下一步。因为它会显示，其中大部分是根据外地的依赖设备。我们开始演示的位置传感器技术和质量传感器，继续与外地传感器，其中包括最大的百分比在全球传感器市场。我们继续读，写的传感器，这并不涉及记录媒体，而且还安全传感器因此值得短期演示。多功能传感器越来越重要的应用，特别是在形式的智能传感元素。31位置传感器技术假定离子传感器有一个比较大的比例在全球传感器市场。我们可以分裂的位置传感器种类在三个主要类别终止开关绝对，鉴别及角传感器和最后的速度传感器和加速度。终止交换机领域传感器简单的阈值检查作业一样开关8。他们绝大多数是磁电阻传感器，由于生产成本的质量差，大批量的生产要素是小。他们的主要竞争对手是基于电容式开关电容变化。第二个小类，包括绝对的，差别角传感器。绝对的传感器能够探测到的绝对距离两点之间。这两点通常是令人激动和检测手段。例子绝对位置传感器的磁致伸缩延迟线（MDL公司）的调校9，结合时间延迟检测和电压修改，线性可变差动变压器（型LVDT）10和线性感应传感器使用封闭磁路径11所示，图。3（A）项，（B）和（C）分别。其敏感性和不确定性可以达到10和100/UM。其成大约01KEURO/传感器。所有这些设备可以无绳。其竞争对手是超声波/UM位置传感器是不太昂贵，但也不太准确。微分位置传感器能够探测距离行驶的传感头和而不是绝对位置。最重要的差别位置传感器基于磁效应材料是磁带（图3（D）项）。磁头读取通量，因为它通过顶部的磁带12。这磁带是有线设备，并建造了一系列硬磁体排列在向上和向下方向磁化。这些传感器的敏感性和不确定性，大约1和10。其成本大约1/UM/KEURO/平方米。其竞争对手是光带，这也有类似的属性。角传感器可以是绝对或差别。最经典的旋转传感器牙齿（图3（E）项），这是一个差分传感器使用在许多重要的应用，如在汽车ABS树脂。由于磁盘的磁牙齿举行旋转，磁头数他们通过一系列的脉冲。有趣的角速度传感器和磁感应技术，在过去也被提出13。速度传感器和加速度计是根据要么吨计算的，他的反应绝对或差别位置传感器，或直接检测速度或加速度。虽然大部分的速度传感器或加速度的计算过程的基础上，发展的加速度是兴趣。一个简单的速度或加速度计可感应传感器使用的是惯性磁质量，移动顶部的线圈。该项议案的磁大规模引入了变化，磁通量的线圈。加速度基于MDL公司技术已还提议在过去，使用的变化，通量在延迟线造成的动态运动永磁14。图3位置传感器技术的基础上磁场的影响（一）磁致伸缩延迟线（MDL公司）集向上。（1）移动式励磁线圈，（2）军事分界线，（3）移动搜索线圈（二）线性可变差动变压器（型LVDT）的设置。（1）软磁材料，（2）励磁线圈，（3）一系列反对搜索线圈（三）归纳设置。（1）搜索线圈，（2）励磁线圈，（3）软磁性材料，（4）移动式磁性元件，关闭磁路（四）常驻磁铁型。（1永磁薄膜，（2）搜索磁头（五）角定位传感器。（1）径向永磁牙齿安排，（2）搜索领域传感器。一个特殊类别的位置传感器是膨胀计，这是位置传感器的灵敏度非常高的顺序数万NM和非常低的范围内测量秩序微米。典型的例子膨胀计基于磁材料的特殊设计的型LVDT的，而作为主要竞争对手的电容膨胀计。所有这些设备可以是有线或无线电话。无线传感器更可取的许多实际的理由在许多应用中，最重要的是易用性和传感器的寿命。32质量传感器大规模传感器可分为三大类负载细胞，压力传感器和扭矩平方米，拥有流量计和质量流量计作为衍生遥感应用。所有这些设备可以根据职位或应变传感器检测间接适用的压力。古典的例子是，应变计。但是，有磁性的材料和相应的安排，可以直接适用于检测压力，因此，负荷，压力和扭矩他们。负载细胞直接拉伸应力测量主要是根据使用的感应布置核心铁磁材料拉伸灵敏应力15所示，图4（A）条。这样的核心通常是积极的磁致伸缩材料。渗透压力大大减小，从而使输出线圈相应减少。加速度计还可以根据这样的安排。一个军事分界线设置还建议在过去，使用这种强调材料加上延迟线16。后来，一个MDL公司设置了另外有人提出，这意味着直接压力的MDL提供更好水平的敏感性和不确定性17所示，图4（B）项。典型值的灵敏性和不确定性，这些器件是10100PPM和100300含量分别耗资1KEURO/传感器。直接测量压力，也有人提议在过去使用的MDL设置，那里的压力是直接测量的延迟线元素18。灵敏性和不确定性的设备是10PPM和100PPM，分别以成本1KEURO/传感器。单调和联合国滞后反应的传感器没有找到这样的市场，因为大竞争与压电材料。其生产成本的上述技术，尽管事实是直流反应的MDL公司提供了一个明显的优势方面的现状。转矩测量已经实现使用预退火磁性材料下扭转。该磁阻抗效应19和军事分界线的设置提出了在过去的扭矩米（图4（C）项），都说明非常有竞争力的属性。灵敏性和不确定性，这些设备是分别比较和等于100PPM和1000PPM与花费1KEURO/传感器。图4应力传感器基于磁效应（一）电感式（1）软磁元（2）感应励磁线圈（二）军事分界线传感器（1）移动式励磁线圈（2）MDL公司（3）移动搜索线圈（三）MDL和米扭矩传感器（1）移动式励磁线圈（2）军事分界线（3）移动搜索线圈（4）正弦激振电路（5）米元素。流量传感器基于电磁技术是众所周知的行业。最近，流量米也已提出，使用效果的弯曲应力对非晶丝20。33领域传感器这可能是最大的百分比的磁性传感器市场。最常使用的领域的传感器是用于小型外地变异或梯度场或磁场异常检测21。最重要的技术和影响用于开发传感器等领域的基础上磁性材料的磁电阻效应，磁阻抗效应和归纳技术一样磁门。磁致伸缩也用在遥感领域，但只有在特殊的应用，因为它以后将被看到。从历史上看，电感式磁材料的基础上，命名磁门一直状态的艺术在低场遥感和梯度场测量22。其工作原理是基于差分电感线圈反应串联反对，获得各级的灵敏性和不确定性，分别是01角和1角。磁电阻传感器领域中所描述的上一章，采用多层结构参展垂直磁各向异性的磁性层。这些传感器制造大规模生产，促进薄膜技术，从而降低人的生产成本低的顺序10100欧元/传感器。其灵敏性和不确定性是秩序的1元和10元分别被比霍尔效应传感器。最近发现的磁阻抗（MI）的影响在非晶和晶体南行线23可以更好水平的灵敏性和不确定性，该命令的1月10日PT和100角分别。如此设备费用的订单为100300欧元/传感器。这些良好的规范允许使用的MI传感器在工业和汽车应用，但其成本也相对较高相比，磁电阻传感器。最近，一对夫妇的研究小组试图发展持久米传感器薄膜用于大规模生产的原因24。一般来说，这个问题在许多磁性薄膜传感器，该传感器的特点变得不那么有吸引力相比，大部分遥感要素。最近，一个有趣的组合米和磁通效应薄膜结构已显示出大有希望的结果二维实地测量，通过振幅和脉宽调制技术，提供敏感性水平的1角25。另一种技术是利用磁场的磁致伸缩效应和所产生的磁弹性波，以实现分配领域的传感器的非破坏性评估磁表面26。所有这些传感器基于磁效应和材料有重大的竞争对他们的表现。超导量子干涉仪传感器基于JOSEPHSON效应，使单一的磁量子测量，是今天的绝对现状与灵敏性，以便为1英尺。34安全传感器读取和写入传感器分为两大类记录媒体和安全传感器。记录媒体，包括写作和阅读面元首是相当出本文的范围，尽管这样一个事实，即读元首磁效应的基础上，主要采用巨头磁共振传感器。安全传感器的基础上结合不同的磁学性质，例如不同的BH循环，以生成一个代码为基础的系列磁场特征，这使得承认一个对象没有直接的光学观测。该系列传感器可用于在应用光学条码是不可能的实际原因。35多用途传感器这些传感器确定所谓的智能传感器系列产品，其中包括三个不同的类别，多参数传感器，自学传感器和传感器的反应。多参数传感器能够探测到一个以上的物理尺寸。一个例子是一个磁弹性安排的基础上，负磁致伸缩丝带，这是能够检测场和应力在同一时间。出现这种情况，原因是脉冲输出传感器调制只有振幅由于环境领域，而脉冲宽度调制，他只能通过拉伸应力。自学传感器与他们的能力自校准能力和自动缩放的一系列测量。反应的传感器是完整的机电系统，它能够意义，因此作出反应方面的测量。一个例子是导弹驾驶传感器，其中包括一个精确的导航传感器领域，其中的措施的方向运动的导弹和反应系统，改变方向的导弹对一预装秩序。4传感器应用上述描述传感器原理使用十分广泛。我们简要介绍了主要类别的这类应用对用器。41工业应用主要领域是在工业应用的无损检测与评价（无损检测与评估）27。当磁性材料作为传感元素，主要致力于涡流技术（变速箱）或磁异常检测（磁场异常探测）的测试。遥感技术都需要使用小型领域传感器。最常用的传感器，用于这一目的的霍尔传感器，提供灵敏性顺序01MT。在巨磁电阻（GMR效应）的内容，提供一个提高了灵敏度，他大约为1。此外，最近发达国家米要素，提供了一个敏感的10U100角。灵敏性的价值体现的能力，传感器探测小型领域变化，相当于现有的规模裂纹或缺陷。MDL公司传感分子也有人建议，能够执行分布测量，尽管他们目前的处境不利是低的灵敏性。第二个更频繁的工业应用领域的立场是，速度和加速度振动控制器。绝大多数这些传感器位置开关基于GMR效应，具有可重复性优于1012和成本1欧元/传感器。其他类型的位置传感器也可使用，依赖于所需要的灵敏度。大约1良好UM的灵敏性，差别位置传感器用于基于磁永磁磁带安排，费用1KEURO/传感器。大约10良好灵敏度，军事分界线技术工作，以成本01KEURO/传感器。最近，UM一个新的军事分界线安排已提出，根据这些敏感性的大约1，提供了额外的优势地UM位从事静态测量。另一个重要的种工业应用是大规模传感器，如测压元件，扭矩测量器和压力表。到目前为止，绝大多数工业传感器等的基础上进行或半导体材料。应变计是最常用的传感器载荷测量。今天的负荷传感器基于微型分子炮制的光刻技术，从而大幅度降低其成本。但是，最近的MI和军事分界线的技术已被用于一些有趣的应用程序的负载和衍生产品尺寸测量，灵敏度优于应变安排中提到上一章。他们的问题目前是他们的短寿命，这是108相比，应变计与1012。42生物医学中的应用另一个重要的应用基础上的传感器和磁性材料的影响是医学领域的应用28。最传统的检测系统是大脑X光照片。这些都是领域传感器阵列能够检测领域中的一系列011。使用最广泛的传感器阵列是超导量子干涉仪系统，其灵敏度为110英UT尺费用1万欧元/传感器。最近MI传感器开始被用来在这类应用中，具有较低的缺点灵敏性约10100角，但费用为10KEURO/传感器。此外，另一家生物医学传感器基于磁效应是一种新型的心，这是简单的操作和低于传统的心电图机，虽然它没有执行所有的测量结果与后者。它仅需两个传感器的基础上MI效力则是在两只手的情况下设定和费用1KEURO/传感器。最近和适当的演变在DNA评价，一些微型机械领域阵列传感器已制定29，有一个空间分辨率的顺序为1毫米，而成本为100欧元/传感器。这些设备主要是基于GMR效应，而目前MI传感器相同的测试应用。43军事上的应用虽然不是很受欢迎，在军事上的应用，包括传感器，传感器的基础上磁性材料，涵盖了大部门的全球传感器市场，在预算和重要的意义。一个重要应用是反采矿控制系统。到目前为止，低磁场或磁场梯度或磁异常探测系统是唯一现有的设备能够探测到的地雷。更先进的矿山成为较少铁使用，因此，更灵敏和准确的实地传感器是必需的。许多类型的传感器已被用于这一目的的磁门以MI和MR传感器。其灵敏度在今天的传感器是约10100角。有人说，预算的反采矿控制进程巴尔干地区在未来十年将是大约3亿欧元。另一场军事应用中也使用的是国内应用磁签字。根据这一点，不仅军事和车辆都配备有线圈所提供的特定，通常编码，电流波形。检测等领域所产生的结果，承认当前的特定类型的车辆。应用这一系统主要是指船只。另一个应用是导弹导航。在此时刻，这一现状的实际应用是基于陀螺仪的惯性质量控制或全球定位系统（GPS），但公司正在进行研究，以基于领域传感器。工作原理是基于测量领域的变化和相应的纠正行动，由于地球的领域。巨磁电阻和巨磁阻抗传感器采用了用于这一目的。44环境方面的应用过去几十年中，环境保护越来越重要的对整个全球。因此，测量的许多参数影响的环境状况是重要的定义。监测电磁辐射，他是一个重要的是这一进程的一部分。该检测方法的这种辐射是实地监测。测量的范围方面的频率范围从直流高达30GHZ的领域。一个容易理解的例子是移动通信电磁污染，其中测量的辐射范围在12GHZ的决定正确的控制和使用手机的天线和地窖。所有这些测量范围灵敏性从几PT到几MT。传感器基于磁性材料管理主要是低频市场，这些感应器，是一个独特的方法测量电场污染。磁门已广泛用于这种用途，而领域的GMI传感器，目前正在测试出于同样的原因。此外，他们已开始被用于使用频率较高的GMI效应。一个明显的应用环境报传感器直流领域是空间领域的监测。每颗卫星配备领域传感器，以执行气象测量除了船航行。最传统的一种传感器用于这种应用是磁通门，而最近的GMI领域电阻和传感器采用了竞争的性能，成本和业务，他的业务困难升起的大小磁门，提供有希望的结果。另一种环境的应用过程是在国内地区。计数的车辆流量与相应的纠正行动的交通信号是一个重要的问题在所有的大城市。45汽车应用汽车应用遥感原理越来越重要的在我们的日子可能是由于市场原因，除了其意义被动或主动安全进程。汽车或交通意外不幸的是，每天很大比例的重大事故。应当指出的是，在许多国家是在边境之间，发达国家与欠发达，一些致命的事故的周末大于死亡人数的人在南斯拉夫内战。因此，可以理解的事实，越来越多的传感器被用于现代汽车。1500多传感器可用于，今天生产大多数汽车。基于磁性材料的传感器控制其中一些遥感应用。最经典的和众所周知的传感器可能是角定位磁性传感器用于激活的ABS刹车系统的汽车。旋转环与牙齿的永久磁材料是旋转的车轮动议。任何突发和意外的淤塞的车轮在制动活力反块系统（ABS），从而减轻制动压力一些摩擦第二。许多成千上万人的生命得到挽救，由于这一制度。另一审判运用磁效应在车辆的扭矩传感器用于前轮转向和轴运行监测。这些传感器可高达此刻在实验室的发展阶段，但预计他们不久将被安装在工业生产。另外，最近的GMI磁场传感器已用于控制的立场汽车30。丰田汽车，日本汽车公司聘请了外地传感器监测停车进程。这种定位传感器也正在试验，以协助推动进程的方式通知司机的地位，汽车的道路，甚至不正确的反应，决定该驱动程序。46传感器实验室在该领域的实验室传感器，他的科学的计量管理中的应用传感器和系统的磁性材料。使用最广泛的应用领域是校准二级标准的基础上准确的外地传感器。磁门是使用最广泛的系列磁性传感器出于这个原因。另一个应用是在原子力（AFM研究），磁力（磁力显微镜）和扫描隧道（STM）的显微镜，其中详细的地形平面才能确定原子决议。一个审讯笔是振动的顶部，表面生成部队（范德瓦的原子力显微镜，磁力的磁力显微镜和电子部队的STM）的关于他的地形吨的测试表面。最近，一种新的磁力显微镜系统已经推出，有一个非常狭窄的磁性，有希望达到的灵敏性大约为01纳米31。除了这些探测仪器，在计量及现行有关质量标准的实验，一项新技术的基础上磁性材料实验测试，目的是从事于假象的公斤。利用洛伦兹和安培定律的实验设施，使用量子霍尔效应实现电压和欧姆，是实施以确定公斤，反之亦然32。目前，三个国家计量机构的从事于这类应用。47国内应用国内传感器的应用为基础的永磁材料主要包括导航传感器，安全传感器33，以及记录介质为CD和DVD的复制。记录媒体是一个单独的工程部门，这样我们就忽视它在本次审查。除了电子罗盘（一个小型领域矢量传感器），这是现状的现代导航设备，安全传感器市场吸引大量的注意力从研究团体。磁性安全传感器时使用光学条码系统无法使用，由于恶劣的环境行动或残疾的光学观测。这些传感器组成的组合系列磁性物质在某一命令，其中有不同的磁学性质，使非光学阅读这些属性结果在二进制或十进制字，该传感器磁场特征议题是受重视的。5制定一个传感器制定一个传感器本身是一门科学和技巧，结合知识的材料科学，工程设计和计量。相对一般的程序是未来，可遵循正确制定一个传感器。这一程序也显示在图5。51面对下测量的尺寸第一个行动的定义是根据测量的物理尺寸或性能。它包括三个某些步骤，必须从一开始调查。虽然它们并不包括大量的科学和工程，它们发挥决定性作用的最后传感器发展。首先，应确定所测量的大小。这样的问题正面临着在两个方面。一个是指传感器设计师，谁执行这种定义的市场调研和其他制造商或服务工程师谁需要一个灵敏元件作为解决某一问题的生产或服务。在两种情况下，明确的定义，是指在第一个问题的决心的问题，因此下的物理尺寸测量。这可以断定离子，质量，外地，时间，电气大小，温度和其衍生物。图5流程图传感器的发展进程灵敏度的比例的变化，传感器响应下，至少有可能引起的投入，这引起投入。灵敏度反映多么容易的传感器可以测量的物理尺寸。这种不确定性的传感器是偏差测量的真实值的物理尺寸时的测量。介绍中提到的不确定性的基础上的传感器，磁材料和影响主要包括所造成的滞后反应的磁使用材料。通常，灵敏度和不确定性决心在校准过程。该传感器的反应依赖磁性材料主要包括依赖于环境领域，而且对温度和湿度，以及时间。52选择遥感原则最后确定需要特征的传感器正在开发的下一个步骤是定义的标准或选择标准的磁效应和材料使用。标准的重要性，反映上述参数及其优先选择适当的效果和材料。作为一个例子，在某些情况下依赖于环境领域是最重要的不确定性或传感器的情况下的温度依赖性也允许使用传感器具有杰出表现的不确定性。一般来说，其灵敏性，不确定性，环境领域，温湿度依赖以及其他影响，他最重要的关键参数的磁效应和材料选择的传感器应用。然后，一张表格，包括影响的特点和性能要求帮助在决定最接近效果，以满足所定的标准。在这一点上是很重要的通知的经验传感器设计师在材料科学中的一般是必须认识到没有的优越或磁效应和材料与其他影响，如导电，半导体，超导，光电等的选择磁性材料及效果在某一特定的应用，它是不是比其他更可接受的影响和材料，如上述的，可能导致整个项目失败。53发展的感应装置在确定了磁效应，用于给传感器，其基本问题是发展与表征感应装置，以及适当的调整的磁性材料。遥感设备的发展包括设计和制造的永磁材料，因此发展的设备。设计和制造的材料，可实现以下三个主要方式，依赖于物质。一个是薄膜过程中，实现了热蒸发，包括电子枪蒸发，DC和AC溅射，分子束外延和化学气相沉积。通过使用这些技术的许多磁效应是可以实现的，虽然是一个最适当的设计多层展出巨型磁体邻电阻（GMR效应）。此外，磁铁器（MX）和磁阻抗（MI）的薄膜层最近已开发的小型化的目的，比较有希望的结果。第二项技术涉及到各种快淬技术的最终结果有色带，电线和玻璃覆盖的电线。主要应用这一技术的关注心肌梗塞和MX材料。最后，另一种方法是厚膜生产过程主要致力于磁性氧化物薄膜。特质的设备包括结构和磁特性及感测元件校准。磁性表征主要意味着BH和循环决心在一个或多个轴的各向异性，但也磁铁邻视神经和电气特性。有两个重H要的参数，应考虑到当这些循环是衡量一是循环依赖的频率和另一种是空间均匀的循环沿长度的制作材料。频率依赖是必要的行动，而许多磁性传感器的空间均匀这些循环根据的重复性的传感器响应。结构表征主要意味着表面表征一样用扫描显微镜扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）和扫描隧道技术（原子力显微镜，磁力显微镜及扫描隧道显微镜），X射线衍射和差别温度分析（DTA）的相变分析。结构表征所需的解释和理解的宏观和磁性能的主要材料，以及决定是否调整过程中的材料。灵敏元件校准意味着使用的经典小学，中学或工作标准传感器的校准技术。该决定涉及校准技术用于取决于不确定性水平的要求，所规定的步骤传感器的发展进程。调整进程取决于所取得的成果鉴定的程序。最重要的调整过程是退火的材料。退火实现了热处理，参数控制的领域，压力和目前应用在退火。这一进程主要控制的微观结构的永磁材料，允许适当调整的磁畴和磁畴壁的结构和动态行为。另一个是调整过程中添加磁性材料与其他物质，利用扩散或离子注入技术，它主要用于硬磁材料的磁偶极子固定在特定的方向。54发展电子传感器传感元件发展之后，这是最后确定的表征和调整进程，传感器的发展是未来的电子手段，发展的励磁电路，输出信号调理电路和自动校准电路。这些电路的开发对能耗的励磁电路和所需规格的信号调理和自动校准电路。励磁电路通常不是特区，正弦波，三角或脉冲电流代理或者线圈或磁元件本身。耗电量这条赛道是由1NW到1MW。场效应晶体管放大器或嵌入式电路最常用的设计元素在这些电路设计中。如果它存在于电路板，该信号调理和自动校准电路通常是高频带宽放大器微处理器控制的模拟到数字转换器的自动校准程序。励磁电路以及信号调节及自动校准电路，实现了电力供应也从水管如果可能的话，或由电池和太阳能电池如果适用。55参数的影响和传感器外壳在发展中国家的灵敏元件和传感器的电子产品，最重要的行动是和参数影响相对应的测定和作用。正如上述，主要参数的影响是环境领域的干预，温度和时间依赖性。时间依赖通常面对使用老化过程。这个过程中才能实现利用相结合的氧化和化学腐蚀的磁性样品本身。磁性反应的灵敏元件是稳定后的治疗和被认为是永久性的，而反应的装置。温度依赖性的问题是解决了一些实际的操作。有稳定的磁性反应的兴趣，这是不是磁化或磁致伸缩，与最低和最高温度限制，这被视为上，下限阈值的热性能的传感器。稳定的温度特性是通过退火技术。通常这样的较低温度下可以定制，以低温温度，而上层温度限制是几十个0C，但在任何情况下低于居里温度。环境领域的干预是最严重的问题参数效应的依赖。如果磁场传感器正在发展，则没有任何问题，这样的参数控制的考虑，因为它是物理尺寸下测量。如果没有，那么有两种方案一种是传统的磁屏蔽，以尽量减少这种影响，一个是取消他周围的在一系列领域的反对的布置，只要这可以适用。传感器的外壳如果没有效果的参数控制安排是保护对环境条件。这主要指的是电气绝缘的IP地址，由国际电工技术委员会（IEC）的。这是传感器保护环境的条件，如下雨，潮湿和高温。在所有这些安排，包括材料的开发和优化，参数效应面临世界杯和住房，是最后的传感器校准作为一个完整的系统，并确定最后阶段纠正行动是必须加以考虑。履行后的纠正行动如果有的话，最后的设计方案，传感器及其技术包装准备。6设计未来传感器成功的过程中市场取决于正确预测在不久的将来发展趋势34，35。在这一章我们的目标是提供一些提示的目标和未来的趋势在这一工程市场。小型化是最重要的关键字在所有研究试验被各国政府和欧洲委员会支持。在许多情况下，小型化有助于显着减少了生产成本，由于薄膜质量的生产线。有时，生产设备质量增加而减少设备规模。一个列子，这是半导体特征微型集成电路或超大规模集成电路的船只。但是，有时可能是一个小型失败的性能装置。例如微型磁门提供灵敏度接近霍尔效应传感器领域，或微型米薄膜不具有可重复性发现大部分结构的磁线。在许多情况下，小型提高半导体的性能而不是磁性材料性能到极限。我们认为，关键点是在小型化，这是绝对必要的规定，性能保持在所要求的水平。这意味着，在设计磁性材料，是正确的设计原子尺度的影响。实际上，这是在与最近的趋势纳米晶磁性材料的传感器和驱动器的应用，如磁特性和域被发现的规模纳米。这样一来，传感装置，这是底部的计量表，将能够达到准确度和灵敏度的二级标准，即秩序的百万分之一。另一个基于磁性材料传感器重要特点是他们的性能依赖于环境领域。这是一个主要的原因是机械传感器永磁材料的基础上还没有找到适当的方式进入市场。另也是一个主要的原因是绝大多数的领域传感器基于磁效应和材料。改进磁性传感器在全球传感器市场强烈取决于他们能否成为独立于环境领域。一种方法是这样做的取消领域存在的环境使用了一种串联反对磁路，无论在何处，这是适用的。另一种方法是发展智能传感器是检测周围环境的领域，以及根据测量物理尺寸，然后进行计算发现大小使用基于微处理器的嵌入式电路。综合能力的传感器是他们成功的操作和性能的另一个关键点。如果传感器集成与电子电路板，其灵敏性和不确定性的灵敏元件的改进。最新进展布置磁性材料的综合电子电路表明，这种一体化可以通过满足人粘接工艺。关于未来的一些目标，传感器设计，人们可以得出这样的结论，亚微米位置传感器的不确定性都非常有趣的假设了克服环境领域的干扰的问题。这可能实现获得可接受米反应薄膜结构或在南军事分界线反应结晶材料。另一个重要的目标是发展领域的传感器的灵敏度达到超导量子干涉仪。这也许可以取得进一步的适应MI的影响和相关材料。此外，纳米材料可用于开发可用于许多国内应用的高清晰度安全传感器。最后，发展基于在恶劣环境下使用的磁传感器材料可能在某些特定的应用是一个优势。7结论最后，我们可以说，磁效应中起重要作用的物理传感器。我们必须强调指出在设计感测元件关键的一点是磁滞，而解决了环境领域的干扰在传感器市场可能会导致出现一个突破。我们最后强调的事实是利用原子尺度的影响可能会导致改善传感器的性能和我们还提供了一些涉及到位置和领域传感器相关的未来发展的一些目标。参考资料1EODOEBELIN,MEASUREMENTSYSTEMSAPPLICATIONSANDDESIGN,4THEDITION,MCGRAWHILL19902DJILES,INTRODUCTIONTOMAGNETISMANDMAGNETICMATERIALS,CHAPMANHALL19913SCHIKAZUMI,PHYSICSOFMAGNETISM,JOHNWILEYSONS19644JMDAUGHTON,JMAGNMAGNMATER192,33419995KMOHRI,TUCHIYAMA,LVPANINA,SENSORACTUATAPHYS59,119976PPFREITAS,FSILVA,NJOLIVEIRA,LVMELO,LCOSTAANDNALMEIDA,SENSORACTUATAPHYS81,220007PRIPKA,SENSORACTUATAPHYS42,39419948RBOLL,SOFTMAGNETICMATERIALS,VACUUMSCHMELZEHANDBOOK,HEYDENSON19779EHRISTOFOROU,SENSORACTUATAPHYS69,183199710HCHIRIAC,EHRISTOFOROU,MNEAGU,MPIEPTANARIU,JAPPLPHYS87,5344200011YKANO,SHASEBE,CHUANG,T
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