基于巨磁阻抗效应的生物磁敏传感器技术
巨磁阻抗效应在传感器领域的应用

1、 易 升 降 机 的介 绍 和 现 状 简
简 易升 降 机 常 用 的有 三 种 门架 型 式 : 字架 、 式 井 门 架 ( 称 龙1 架 ) 自升 架 , 地 区基本 上使 用的都 是 1 俗 ' ] 和 本 ]
基 片上 。其 中 C u为导 体层 , 有两 个 电流 、 电压 电极 :i SO 用 于避免 涡流损 耗和 介 电击 穿 ; F 层 厚 5 n 沉 积时 Nie 0 m,
向膜 面 外 加 数 k / 直 流 磁 场 , 生 单 轴 各 项 异 性 场 , Am 产 大 ( ) 车 里 程 表 测 速 传 感 器 ;b) 喷 发 动 机 测 速 传 a汽 ( 电 感 器 ; C 线 性 位 移 传 感 器 ; d 齿 轮 速 度 传 感 器 () ()
在 用于 磁敏 开关 类型 的传 感器 时 , 电路 中可 无需 放 大 电路 , 因而 具 有高 稳 定和 抗 干扰 特性 , 用 上述 巨 磁 利 阻抗磁 敏器 件研 制成 几种 汽车 用的传 感器 , 如汽 车里程
流 传感器 、 字磁 罗盘 和三 维磁 强计 等 。使用 巨磁 阻抗 数
阻抗材 料在 实际 中 已得 到了广 泛的 应用 。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
利 用纳米材 料 的巨磁 阻抗效 应… 制 了各种 型号 的 研 磁敏 开关 元件 , 广 泛 用于 汽车 里 程 表计数 、 可 电喷 发动 机 测速 、 防盗报 警等方 面 。其性 能指标 为 : () 1 灵敏度 : 触发磁 场小于 o5毫特斯 拉 ( . mT)
良好 的线性关 系 。利 用此原 理 , 设计 了量程 从 0 5 ~2mm
型化、 高灵 敏 度 、 高速 响 应 、 度 稳 定 性 和低 功 耗 于 一 温
与巨磁电阻效应有关的实例

与巨磁电阻效应有关的实例巨磁电阻效应在磁性材料中的应用引言:巨磁电阻效应是指磁场对电阻的作用,是一种重要的磁电耦合效应。
它的发现为磁阻读写头、磁记忆、磁传感器等磁性器件的发展提供了重要的理论基础。
本文将以几个与巨磁电阻效应有关的实例为例,介绍巨磁电阻效应在不同领域的应用。
一、磁阻读写头磁阻读写头是计算机硬盘等磁性存储器件中不可或缺的元件。
巨磁电阻效应的发现为磁阻读写头的研发提供了突破口。
磁阻读写头利用巨磁电阻现象,通过测量磁场对磁性材料电阻的影响来实现磁信号的读写。
相比于传统的磁性材料,巨磁电阻材料的电阻随磁场的变化更加显著,从而提高了读写头的灵敏度和稳定性。
二、磁传感器巨磁电阻效应还广泛应用于磁传感器领域。
磁传感器是一种能够感知和测量磁场的器件,常用于地磁测量、位置检测、物体探测等领域。
巨磁电阻材料的磁阻随磁场的变化呈现线性或非线性关系,可以通过测量巨磁电阻材料的电阻值来确定磁场的强度和方向。
这种基于巨磁电阻效应的磁传感器具有灵敏度高、响应快、功耗低等优点,在汽车、航空航天、工业自动化等领域得到广泛应用。
三、磁记忆磁记忆是一种利用巨磁电阻效应实现信息存储和读取的技术。
通过在磁性材料中施加磁场,可以改变材料的电阻值,从而实现信息的写入。
利用巨磁电阻效应的磁记忆具有存储密度高、读写速度快、可擦写等优点,已经成为一种重要的非易失性存储技术。
磁记忆在计算机、通信、储存等领域有着广泛的应用,为信息技术的发展提供了重要支持。
结论:巨磁电阻效应作为一种重要的磁电耦合效应,在磁性材料的应用中发挥着重要作用。
磁阻读写头、磁传感器和磁记忆等器件的发展离不开对巨磁电阻效应的深入研究和应用。
随着科学技术的不断进步,巨磁电阻效应将继续为磁性器件的发展提供新的可能性。
我们相信,在不久的将来,巨磁电阻效应将在更多领域展现出其巨大的潜力,为人类带来更多的便利和创新。
巨磁阻(GMR)生物传感器读出电路关键技术研究

巨磁阻(GMR)生物传感器读出电路关键技术研究
巨磁阻(GMR)生物传感器是一种用于检测生物分子的新型传感器,具有高灵敏度、快速响应和可重复使用等优点。
然而,要实现高精度的生物分子检测,需要设计和优化读出电路来提高传感器的性能。
首先,巨磁阻传感器的读出电路需要具备高放大增益和低噪声特性。
为了实现高放大增益,可以采用差分放大器电路来放大传感器输出信号。
差分放大器可以有效地抑制共模噪声,并提高信号的可靠性。
同时,通过使用低噪声放大器和滤波器来降低电路噪声,可以提高传感器的信噪比,从而提高传感器的灵敏度和检测精度。
其次,巨磁阻传感器的读出电路需要具备高速采样和处理能力。
由于生物分子的检测通常需要实时监测,因此读出电路需要能够快速采集和处理传感器输出的信号。
可以采用高速模拟-数字转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)来实现快速的信号采集和处理。
高速ADC可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,而DSP可以对数字信号进行实时处理和分析,从而提高传感器的响应速度和检测效率。
此外,巨磁阻传感器的读出电路还需要具备低功耗和小尺寸的特点。
为了实现低功耗,可以采用低功耗的集成电路和优化的
电源管理技术。
同时,通过采用微型化的电子元件和集成化的电路设计,可以实现读出电路的小尺寸化,从而方便传感器的集成和应用。
综上所述,巨磁阻生物传感器的读出电路关键技术包括高放大增益和低噪声特性、高速采样和处理能力,以及低功耗和小尺寸化。
这些关键技术的研究和优化将有助于提高巨磁阻生物传感器的性能,推动其在生物医学和环境监测等领域的应用。
基于巨磁电阻效应的角度传感器研究的开题报告

基于巨磁电阻效应的角度传感器研究的开题报告1. 研究背景角度传感器在现代工业应用中得到了广泛的应用,例如机器人、汽车等领域。
传统的角度传感器使用的多是光电传感器、电感传感器等,但是这些技术在高温、高湿和强磁场等环境下会受到影响,因此需要寻找新的解决方案。
巨磁电阻效应是一种新型的磁性传感器技术,具有精度高、响应速度快、抗干扰性强等优点,广泛应用于角度、电流、磁场等测量领域。
因此,研究基于巨磁电阻效应的角度传感器具有重要的应用价值。
2. 研究内容本文将着重研究以下内容:(1)通过分析巨磁电阻效应的原理,建立基于巨磁电阻的角度传感器模型;(2)进行巨磁电阻材料的选取和优化,优化材料性能,提高传感器的灵敏度和响应速度;(3)设计传感器的电路模块,对模型进行仿真和测试,并对实验结果进行分析和验证;(4)结合实际应用需求,对传感器进行优化和改进,提高传感器的稳定性和可靠性;(5)最终将基于巨磁电阻的角度传感器应用于实际控制系统中,评估其在工业、机器人、汽车等领域的应用。
3. 研究意义本文将具有以下意义:(1)研究基于巨磁电阻效应的角度传感器可以解决传统传感器在高温、高湿和强磁场等环境下的不稳定性问题,提高了角度传感器的可靠性和稳定性;(2)基于巨磁电阻的角度传感器具有精度高、响应速度快、抗干扰性强等优点,可以满足现代工业对角度传感器的高要求;(3)研究成果可以为工业、机器人、汽车等领域提供新型的角度传感器解决方案,促进传感器技术的发展和进步。
4. 研究方法本文将采用以下方法进行研究:(1)通过文献调研、实验测试等方式,深入了解巨磁电阻效应的原理和应用;(2)选取合适的巨磁电阻材料,并对其进行测试和优化,提高传感器的灵敏度和响应速度;(3)基于巨磁电阻效应的角度传感器模型,设计传感器的电路模块,并进行仿真和测试;(4)对实验结果进行分析和验证,提出优化改进方案;(5)将传感器应用于实际控制系统中,并评估其在工业、机器人、汽车等领域的应用效果。
基于巨磁阻抗效应的新型高灵敏度磁敏传感器

Ke y wor : g e csn o ; a r h u r ; ga t g eoi e d c ; sn i vt ds ma n t e sr i mop o s e wi i n t— n ma mp a e n e st i i y
维普资讯
基于 巨磁 阻抗效应 的新型 高灵敏度磁敏传感器
陈世 元 1 ,张 , 2 亮 2,李德仁 2 ,卢志超 2 ,滕 功清
( .北京信 息科技 大 学 基础 部 ,北 京 10 8; 1 005
2 安泰科技股份有 限公 司 研发 中心,北京 10 8 ) . 00 9
摘 要 :结合材料 学与微 电子学 ,利用信号的调制 与解调技 术 ,设计制作 出一种基 于非晶材料 巨磁 阻抗效
应 的新型 高灵敏度磁敏传感 器。该传感 器尺 寸小,为 2 mm ×1m × m 8 5 m 4 m;灵敏度 高,达到 65 /t;非线 . mV I . T
性度 小于 0 8 E 。文 中介绍 了非晶丝的特性、传感器的 电路设计和 实验数据 分析 。 .% S 7
传感 器 的研 究报道 较少 。本 文着 眼 于 GMI效 应 的 应用 方面 , 用 非 晶丝 G 效应 和 电磁感 应原 理 , 利 MI 设 计 制 作 出 一 种 新 型 磁 敏 传 感 器 ,灵 敏 度 达 到
65 /T,功耗 为 02 W ,非线性 度 为 07 % ES . mV .5 .8 ,
CHEN h . u n , S i a ZHANG i n LI .e L Z ic a T y L a g , r n , U h — h o , ENG n . i g De Go g q n
非晶合金带巨磁阻抗效应新型磁传感器研究

仪 表 技 术 与 传 感 器
I sr me t Te h i u a d S n o n tu n c nq e n esr
2 0 08 No 9 .
第 9期
非 晶合 金 带 巨磁 阻抗效 应 新 型磁 传 感器 研 究
鲍 丙豪 , 亚 东,ห้องสมุดไป่ตู้周 王伟 志
ue ew a an t e aue n wt i sniv y sdi t ekm ge cfl mesrmet i h曲 es it. nh ii d h ti
Ke r s mo p o s aly r b n;ga tma n t —mp d n e e e t e k d tc o ;we k ma n t e s r y wo d :a r h u l i o o b in g eo i e a c f c ;p a e e tr a g ei s n o c
t a a n e e y i u s u r n a r s n b iu h tw s a n a d b l mp le c re t n p e e t vo sGMIef c .Th xe n lma n t ed d p n e c ft eGMIr t n c o f t e e e tr a g e i f l e e d n e o ci h ai a d o
t e c re t q e c e e d n e o ema i lGMIr t n a op o srb o e e su id h u r n  ̄e u n y d p n e c ft xma h ai i o m r h u i b n w r t d e .T e s n i v t n i e r y o e h e s ii a d l a i f h t y n t t s n o e e i r v d b p i zn h r i g p rmee s T e o e ai g p i to h e s rc l b v d b is c i . T e e s rw r mp o e y o t mii g t e wo k n a a tr . h p r t o n ft e s n o al e mo e y ba o l n s h me s r me ta c r c sl s h . 6 ,t e s n i v t s 1 5 mV/ a u e n c u a y i e s t a 0 9 % n h e st i i 6. i y Am~,a d t e l e r me s r me t a g s ±1 /m t n h i a au e n n e i n r 0A a
巨磁电阻(GMR)磁场传感器的工作原理

巨磁电阻(GMR)磁场传感器的工作原理磁电阻(GMR)效应是1988 年发现的一种磁致电阻效应,由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上,因此名为巨磁电阻(Giant Magnetoresistanc),简称GMR。
1. 巨磁电阻(GMR)原理,见图一。
巨磁电阻(GMR)效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同,因而导致的电阻值的变化。
这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。
赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。
反铁磁耦合时(外加磁场为0)处于高阻态的导电输出特性,电阻:R1/2外加磁场使该磁性多层薄膜处于饱和状态时(相邻磁性层磁矩平行分布),而电阻处于低阻态的导电输出特性,电阻:R2*R3/(R2+R3),R2R1R3 图1、利用两流模型来解释GMR 的机制2. 巨磁电阻(GMR)传感器原理,见图二。
巨磁电阻(GMR)传感器将四个巨磁电阻(GMR)构成惠斯登电桥结构,该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响,增加传感器灵敏度。
工作时图中“电流输入端”接5V~20V的稳压电压,“输出端”在外磁场作用下即输出电压信号。
图2(1):惠斯凳电桥在磁场传感器应用中的原理图2(2):惠斯凳电桥中R1 和R2 在外加磁场作用下的变化情况3. 巨磁电阻(GMR)传感器性能,见图三,表一。
图三所示为巨磁电阻(GMR)传感器在外场中的性能曲线,表明该传感器在±200Oe的磁场范围类有较好的线性。
图3:巨磁电阻(GMR)在外加磁场下的性能曲线表一各公司巨磁电阻(GMR)传感器性能对照4.产品使用说明 a . 巨磁电阻(GMR)传感器作为一种有源器件,其工作必须提供5~20V 的直流电源。
而且该电源的稳定性直接影响传感器的测试精度,因此要求以稳压电源提供;使用中也应避免过电压供电; b .巨磁电阻(GMR)传感器作为一种高精度的磁敏传感器,对使用磁环境也有一定的要求,其型号选用应根据使用环境的磁场大小来决定; c. 巨磁电阻(GMR)传感器对磁场的灵敏度与方向有关。
能够获得显著巨磁阻抗效应的高规格钴基非晶丝,做的传感器怎么样?

能够获得显著巨磁阻抗效应的高规格钴基非晶丝,做的传感器怎么样?【新能源汽车产业联盟——专家及其展示】名称:基于钴基非晶巨磁阻抗效应汽车传感器产业化项目简介:本项目涉及一种钴基非晶巨磁阻抗效应汽车传感器产业化项目。
基于钴基非晶软磁材料巨磁阻抗效应为基础开发的传感器具有高灵敏度、响应速度快、微型化、低功耗等优点,符合传感器的发展趋势,其性能远超过第一代霍尔传感器和第二代磁阻和巨磁阻传感器。
基于巨磁阻抗效应的磁敏传感器比霍尔传感器测量精度更高,比磁通门传感器体积更小、功耗更低、响应频率更高,具有更好的综合性能。
基于该效应开发的传感器可以部分替代用于汽车传感器的霍尔传感器,特别是高灵敏和快速响应应用领域,用于汽车发动机点火系统、防抱死制动系统(ABS)、汽车速度和位置传感器、发动机转速和曲轴角度传感器和变速器控制等。
此外,基于巨磁阻抗效应开发的高灵敏传感器在探测微弱磁场和交变磁场,特别是在微弱磁场测量方面具有不可替代的优势,比如:工业自动化装置中的微位移测定,高速转子的转速测定,漏磁通的检测和电子磁罗盘等领域巨磁阻抗磁敏传感器具有很大的应用空间。
高规格钴基非晶丝是获得显著巨磁阻抗效应的基础,本项目现能够小批量制备了多种规格的传感器芯体材料。
在此基础上,经过热处理后获得了显著的纵向驱动和横向驱动巨磁阻抗效应。
目前正在开展分辨率小于2nT,响应频率高于10kHz的高性能磁敏传感器的研制。
2013年汽车传感器的市场规模约150亿美元,其中霍尔传感器市场规模约占20%,基于巨磁阻抗效应高灵敏传感器若能替代10%的霍尔传感器计算,市场规模超过3亿美元。
巨磁阻抗磁敏传感器非晶丝芯体直径30um,主要成分为钴和铁,制造成本不高于霍尔传感器和磁阻传感器。
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9期
张红燕等: 基于巨磁阻抗效应的生物磁敏传感器技术
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巨磁阻抗生物传感器技术的研究现状
由于 该 传 感 技 术 尚 处 于 概 念 阶 段 , 到 目
前为止利用巨磁阻抗效应进行生物传感的 研 究 还 非 常少。 !""# 年, $%&’(% )*+&,%(-./%,% 等 人 设 计 出 了 $01 传 感 器 的 结 构 。 他 们 使 用 2345 678 039: # ;’94: #<99 非晶带巨磁阻抗材料作为传 感器的磁敏材料,将这种巨磁阻抗材料在氩气保 护下,于 =8" > 的温度退火 9 ?,然后截成 ": @ AA B ": "!@ AA B C" AA 的小段,插入到尺寸为 #! AA B 9" AA B 5 AA 的塑料池下部,并真空密 封以保证材料的灵敏度 D 9C E 。他们制成的 $01 传 感器详细结构如图 ! 所示。 $%&’(% )*+&,%(-./%,% 等人的实验所采用的磁 性微粒是 F,(%G7%-." 0 H 8#" 磁性小球 I 分散在 磷酸盐 J<; 中 I 浓度为 8 B 9"# G7%-. K AL。在 =: # 0MN 的频率和 = AO 的测试电流下I 加入磁性小球 后, 磁响应信号有 9# P7 的显著增高, 如图 = 所示。 罗马 尼 亚 M3+’% 2?’+’%Q 小 组 开 发 出了 一 种 对磁标记的生物样本进行检测的 $01 生物传感 器 D !" E 。其工作原理如图 8 所示。 用玻璃包覆的 $01 微丝作 $01 磁敏 元件, 置于溶液中。 维生素 M 作为被探测的目标生物分 子, 在溶液中 FRO 分子 FRO 分子作为生物受体,
与目标分子维生素 M 杂交捆绑在一起。 粘附磁性 微粒的链锁状球菌,对目标分子有很强的吸引
图= = AO I =: # 0MN 下将磁性小球加入 J<; 前后 ! ! " ! 变化图 D 9C E 6’S: = 6’7&- -7V7(-7(Q7 3T U?7 X3&U%S7 ’(-*Q7- ’( $01 H G’3.7(.3+ V+3U3U,V7 ’( ’(Q+7%.’(S T’7&- T3+ % -+’X’(S Q*++7(U %AV&’U*-7 3T #+A. Y = AO %U % T+7Z*7(Q, 3T =: # 0MN: 07%.*+7A7(U. T3+ UW3 U,V7. 3T U?7 .3&*U’3(. %+7 .?3W([ U?7 Q3(U+3& A7%.*+7A7(U. W’U? J<; .3&*U’3( \ 7AVU, .Z*%+7. ] %(- ’( U?7 J<; .3&*U’3( Q3(U%’(’(S F,(%G7%-." 0 H 8#" \ T’&&7- .Z*%+7. ] D 9C E
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巨磁阻抗生物传感器技术的原理
巨磁阻抗生物传感器的测量原理是:在一定
的高频交流电和低频外加磁场下,巨磁阻抗材料 ! ! *, 具有一定的阻抗变化比率 $ ? 当结合有一 ! 定数目生物分子的 ( 微米或纳米级大小)磁性小 球靠近时,外加磁场的大小受到影响,从而导致 原阻抗变化比率的改变,然后通过阻抗变化比率 的改变值来对生物分子进行定量分析 8 %J 9 。 首 !"C 传感器在生物化学分析领域的应用中, 先将磁性颗粒表面包上一层抗体,这种抗体只与特 定的被分析物结合,因而可附着在生物样本上作为 磁性标记。在 !"C 传感器上也附着同样的磁性标 记,当利用传感器检测含有被分析物的溶液时,两 磁性标记间磁场的变化将引起巨磁电阻传感器 输出的变化,因而可根据输出信号的变化确定被 分析物的浓度等信息, 基本原理如图 % 所示 8 %K 9 。
器, 具有灵敏度高、 稳定性好等特点, 发展前景广阔。 该文对巨磁阻抗生物传感器的工作原理、 研究现状和应 用前景进行了概述。 关键词’ 巨磁阻抗效应;磁敏;生物传感器
’ ()*+,-./ 0.12,+213 0)2,4 1+ *.)+- ()*+,-1 5 .(6,4)+/, ,77,/F*$/) G@/)HI$/, J$/) K%HL%/), J$/) 6%/)HM%$/), G+ N%/H)$/)! , O$/) P0HQ*% : 2+($E?#+/? @R S*+#%9?EIA !$9? S*%/$ 3@E#$& 7/%T+E9%?IA 5*$/)*$% UCCCVUA S*%/$ > ’02-3)/-: ;%$/? #$)/+?@ " %#(+1$/-+ +RR+-? : ;<8 > W$9 E+-+/?&I -@/9%1+E+1 ?@ -E+$?+ $ /+W ?I(+ @R X%@9+/9@E R@E 1+H ?+-?%@/ ?*E+9*@&1 @R ?*+ ($?*@)+/9 @E @?*+E ?$E)+?+1 X%@#@&+-0&+9 : +. ). 234A =34A $/?%X@1%+9A #+?$X@&%?+9A +?-. > A W%?* )E+$?+E 9+/9%?%T%?I $/1 9?$X%&%?I %/ X%@-*+#%-$& #+1%$A W%?* $ W%1+ E$/)+ @R ?+#(+E$?0E+9. Y*%9 ($(+E 1+9-E%X+9 ?*+ (E%/-%(&+A ?*+ (E@)E+99 $/1 ?*+ (@?+/?%$& $((&%-$?%@/9 @R ;<8 X%@9+/9@E. 4 (E@(@9$& (E@-+10E+ @R 1+?+-?%@/ @R X%@#@&+-0&+9 XI ;<8 %/-&01+9’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