磁敏传感器原理与运用以及发展趋势《传感器与检测技术》调研报告要点.doc

磁敏传感器原理与运用以及发展趋势 ——《传感器与检测技术》调研报告 姓 名 学 校 学 院 专业班级 学 号 年 月 日 摘要： 传感器是各种仪器仪表和自动化设备的基础，尤其在当今以计算机为标志的信息社会中，传感器技术更承担着获取信息的重要任务。各种各样的磁场传感器都是为不同的磁场测量目的而设计的。磁敏传感器是将磁场信息转换成各种有用信号的装置。它是各种磁测仪器的核心。本文主要评述磁敏传感器产业的现状及可能形成产业化生产和产业性应用的磁敏传感器的发展趋势。 关键词：磁敏传感器；霍尔元件；磁场检验；产业化 目 录 第一章 概述 5 1.1 磁敏传感器简介 6 1.1.1 霍尔器件 6 1.1.2 探测线圈 6 1.1.3 磁敏电阻 7 1.1.4 韦甘德器件 7 1.1.5 磁通门磁强计 8 1.2 磁敏传感器的应用 8 第二章 磁敏传感器的原理 11 2.1 霍尔式传感器 11 2.1.1 霍尔效应 11 2.1.2 霍尔元件的结构与特性 13 2.2 磁敏半导体传感器 15 2.2.1 磁阻效应 15 2.2.2 磁阻元件 16 2.2.3 磁敏电阻的特性 18 2.3 结型磁敏传感器 20 2.3.1 磁敏二极管 20 2.3.2 磁敏三极管 23 2.4 新型磁传感器 25 2.4.1 高分辨率磁性旋转编码器 24 2.4.2 涡流传感器 26 第三章 磁敏传感器在漏磁探伤中的应用 28 3.1 磁敏传感器阵列结构 28 3.2 磁敏传感器阵列在漏磁探伤中的应用 29 3.3 结论 32 第四章 磁敏传感器的发展趋势 33 4.1 磁敏传感器的发展现状 33 4.1.1 国内现状 33 4.1.2 国外现状 34 4.2 磁敏传感器的发展趋势 34 第五章 理解 36 参考文献 37 第1章 概述 世界传感器市场正在以持续稳定的增长之势向前发展。世界非军用传感器市场1998年为325亿美元，据统计，2008年已增加到506亿美元。1998年~2003年之间的年平均增长率为5.3%。 根据中华人民共和国国家标准(GB7665-87)，传感器(transducer/sensor)的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件(sensingelement)是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件(transductionelement)是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 磁敏传感器是将磁场信息转换成各种有用信号的装置。它是各种测磁仪器的核心。为了检测并利用磁砀，人们研制了各种测磁仪器。到目前为止，已形成了十多种常用的测磁方法，研制和生产出了几十个大类上百种测磁仪器。 一般的测磁仪器都是由磁敏元件、转换器(由此组成传感器)、信号处理电路和读出电路组成。仪器的基本性能(例如灵敏度、动态范围、精确度)，主要由它的传感器来决定。信号处理电路可以提供放大、转换(例如F/ V、A/D等转换)、补偿、校正等功能。因此，我们认为，测磁仪器所具备的技术指标和技术水平反映了当代传感器的主要性能和水平。 随着磁性材料的发展，人们利用各种磁性材料来作信息载体，例如计算机信息存储、音像信息的记录各种物体运动信息，包括位置、位移、速度、转速等等，都可以借助磁性体来作载体。因而需要大量的、各种各样的磁的读出、写入和传感装置。从而促使磁敏传感器逐渐地和测磁仪器分离，形成了独立的磁敏传感器产品。近三十年来，磁敏传感器产业发展迅猛。现在，可以说“任何一台计算机、一辆汽车、一家工厂离开磁敏传感器就不能够正常工作”。同时，磁敏传感器已深入到人们的日常生活，许多家用电器，例如收录机、电视录像机、空调机、洗衣机等，都大量地使用着磁敏传感器。 1.1磁敏传感器简介 1.1.1霍尔器件 霍尔器件分霍尔元件和霍尔电路两个大类，它以霍尔效应为工作基础，可检测10-7T~10T的磁场。 Insb霍尔元件灵敏度最高但温度稳定性较差，GaAs霍尔元件温度性能最好但价格最高。InAsP是性能和价格都较适中的霍尔元件。 硅霍尔集成电路因可将霍尔元件及信号处理电路集成在同一个芯片上，且适于和各种逻辑电路直接接口，使用十分方便，因而发展了许多种数字输出的霍尔功能电路。国内外市售霍尔电路有约300个