GMI效应定义
基于GMI效应的高灵敏磁探测技术
第 ５期
弹
箭
与
制
导
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ ０月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ，Ｒｏ ｃ ｋ ｅ ｔ ｓ ，Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｇｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ
Ｗ ＥＩ Ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ 一， ＤＥ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｈ ａ ｏ ． ＿ ， ＹＡＮＧ Ｙｕ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ １ Ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｎ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ￣ ｃ ｈ ａ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｍａ ｄ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｇ ｉ ａ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ（ ＧＭＩ ）ｉ ｎ ａ ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｕ ｓ ｗｉ ｒ ｅ ａ ｌ ｗａ ｙ ｓ ｈ ａ ｓ ｎ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｅ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｌ ｏ ｏ ｐ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ
复合结构丝的巨磁阻抗效应研究
复合结构丝的巨磁阻抗效应研究【摘要】：巨磁阻抗(GMI)效应是指铁磁材料的交流阻抗在外加直流磁场的作用下会发生显著变化的现象。
这种效应具有灵敏度高、响应快等优点，在磁记录和磁传感器上有着广泛的应用前景。
对于匀质的铁磁薄膜、薄带和丝的GMI效应可以从经典的趋肤效应理论得到很好的解释。
近年来，在由中间为导电层两边为铁磁层组成的三明治薄膜和类似结构的复合结构丝中也观察到明显的GMI效应，与由同样铁磁材料组成的单层膜和匀质丝相比，GMI效应表现出两个明显的特点，一是GMI效应显著增强，另外在比较低的频率下就可以观察到明显的MI变化。
一些人基于上述现象提出，在复合结构材料中趋肤效应很弱，它已经不再是复合结构材料中引起GMI效应的主要原因。
多年来，虽然复合结构材料的GMI效应在实验上取得了很大的进展，但至今为止仍然没有在理论上给出一个正确的解释。
本文选取复合结构丝为研究对象，重点讨论了复合结构丝中层与层之间的电磁相互作用和趋肤效应及其与GMI效应之间的关系，尝试分别从理论上和实验上正确认识复合结构材料中产生GMI效应的物理机制。
本文研究内容主要包括以下几个方面：1．用Maxwell电磁方程组建立了复合结构丝GMI效应理论模型，模型中假定复合结构丝铁磁层的各向异性等效场为任意方向，并同时考虑低频时畴壁移动和较高频率时的磁矩转动对磁导率的贡献，使建立的理论模型更具普遍和实际意义。
新建模型数值模拟结果与公开发表的实验结果吻合，验证了该模型的正确性和有效性。
2．利用上述模型对Cu／FeCoNi复合结构丝和FeCoNi 匀质铁磁丝在不同频率时的电流密度分布及其GMI效应进行了数值模拟，发现复合结构丝不同层间存在很强的电磁相互作用，使得与同样条件下的匀质铁磁丝相比，复合结构丝铁磁层内的电流不但明显随频率的增大更快趋向于表面分布，而且趋肤效应开始明显时对应的频率大为降低。
当在比较低的频率下观察到明显的MI变化时，复合结构丝中的电阻和电抗变化仍然是由趋肤效应引起。
巨磁阻抗磁传感的 GMI 非晶丝 MI-CB-1DH,K.Mohri Yashizawa Duwez aichi-mi Aichi Micro Intelligent
新.磁.（上.海）.电.子.有.限.公.司 2013.12 By Tony 邮.件. sensors-ic at
GMI Sensor
巨磁阻抗传感器简介
巨磁阻抗效应（GiantMagneto-Impedance effects, GMI）是 指软磁材料的交流阻抗随外加磁场的改变而发生显著变化 的现象，产生GMI效应的主要原因是高频电流的趋肤效应。 GMI磁传感器采用交流驱动,具有灵敏度高、饱和磁场低、 响应快和稳定性好等优点。利用GMI非晶丝材料可设计成高 灵敏度的磁场传感器，用于微弱磁场、电流、位置、生物 分子浓度等物理量的检测,在地磁场测量、地磁匹配导航及 多种弱磁传感器中有着广泛的应用，具有很大的应用前景 和研究价值。
Parameters Technical Dataity Frequency Response Non-linearity Noise Supply Voltage Operating temperature dimensions
测磁范围 灵敏度 响应频率 非线性度 噪声 电源电压 工作温度 模块尺寸
GMI传感器的性能优势
Superior Sensing Performance
(2) Fast Response，Frequencies up to 1MHz are possible.
GMI传感器的性能优势
Superior Sensing Performance
(3) Excellent TemperatureStability
GMI传感器材料——GMI效应
CHARACTERIZATION OF MAGNETO-IMPEDANCE THIN FILM MICROSTRUCTURES
巨磁阻抗(GMI)效应在电流传感器领域的研究
２１ ０ ０年
第 ５５期 ３
电测与仪表
Ｅｌ ｃ ｒｃ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ＆ Ｉ ｓ ｒ ｅ ｔ ｉａＩＭ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｔ ｕｍｅ ｔ ｉ ｎ ａｔ ｏｎ
ＶＯ＿７ＮＯ５ ５ ｌ ．３ ４
第 Ｏ ７期
Ｊ１ ００ ｕ．２ １
巨磁 阻抗 （ ＭＩ效应在 电流传感器领 域 的研究 Ｇ ）
ａ ｌ ｅ，ｒｃｉｅ ｎ ｍｐｉｅ ｉ ｅｏ ａｊｓ ｈ ｎ ｕ ｏ ｅ － ｍｐｉｅ ｏ ｎ ｃ ｏ ｂ ｔ ｎ ｓ ｏ ｈ ｍｐｉ ｒ ｅｔ ｒ ａ ｄ Ａ ｌ ｒ ｗｔ ｚｒ － ｄｕｔ ｅ ｉｐ ｔ ｆ ｐ ｒ ａ ｌ ｒ ｃ ｎ ｅｔ ｔ ｏ ｅ ｄ ｆｔｅ ｉ ｆ ｉ ｆ ｉ ｆ ｈ ．Ｔ ｉ ｆ ｓ ｈ
ｍｅ ｈ ｄｓ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｔ ｏ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ＧＭＩ ｅ ｆ ｃ． ｅ ｄｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕｒｅ ｅ ｓ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｆｅ ｔＷ ｓｇ ｅ ｈｅ ｃ ｒ ｎｔｓ ｎ ｏ ａ ｅ ｎ ＧＭＩ ｅ ｆ ｅ，ｔ ｍｏ ｐ ｕｓ ｍａｅ ｉ ｌ ｆｅ ｔ ｈｅ ａ ｒ ｈｏ ｔ ｒａ ｓ ｓ ｃ ａ Ｃｏ Ｂ ｒ ｕ ｅ ｔ ｄ ｖ ｌｐ ｐ ｒ ｌ ｔｕｃｕ ｅ ｒ ｂ ．Ｔ ｓ ｎ ｏ ｉ ｃ ｎｓｓｉ ｏ ｏｐｉ ｓ ｓ ｉｌｔ ｒ ｅ — ｕｈ ｓ Ｚｒ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ｏ ｓ ｉａ ｓｒ ｔ ｒ ｐ ｏ ｅ ｈｅ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｉｔｎｇ ｆ ｃ ｌ ｔ ｏ ｃ ｌａｏ ，ｐ ｒ ｔ
宁棵 ， 任欢 ， 李玉莲
（ 阳计 量测 试 院 ， 阳 １０ ７ ） 沈 沈 １ １ ９
摘要 ： 回顾 了巨磁 阻抗 （ ＭＩ效 应 发展 的历 史 ， 绍 了巨磁 阻抗 （ ＭＩ效应 起 源 、 论方 法 ， 计 制作 了一种 基 Ｇ ） 介 Ｇ ） 理 设
玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗的长度效应
在 频率 为 １０ Ｈｚ时的 Ｇ Ｉ ， 似计 算 出玻 璃 包覆 ０ｋ Ｍ 值 近
钴 基 非 晶 丝 的 圆 周 磁 导 率 。 玻 璃 包 覆 钴 基 非 晶 丝 圆周
蚀 掉两 端 的玻 璃包 覆 层 ， 蚀长 度 为 ｌ 腐 ｍｍ。 玻 璃包 覆钴基 非 晶 丝 的 阻抗 采 用 Ａｇｌ ｔ ｉ ｎ 阻抗 分 ｅ 析仪 ４９ ２ ４进 行测 量 ， ＭＩ 应 的定义 采０ １９ ３ （０ ７ １—９ ５０ １ ０ —７ １ ２ ０ ）２ １ ６ —３
１ 引 言 ３ 实验 结 果 与讨 论
１９ ９ ２年 ， ｈ ｉ 人 ［ 在 非 晶 丝 中 发 现 了 ＧＭＩ Ｍｏ ｒ 等 １ （ ｉ ｔ ｇ ｅｏ ｉ ｅ ａ ｃ ， ｇａ ｎ ｔ ｎ ｍａ ｍｐ ｄ ｎ ｅ 巨磁 阻 抗 ） 象 。由 于 该 现 现象具 有 比磁 电阻（ ＧＭＲ） 象更 高 的磁 敏感 性 ， 现 同时 又具有 较好 的温 度稳 定 性 ［ ， 起 了各 国科 学 家 的 注 ２引 ］ 意 ， 纷开展 ＭＩ 象的研 究 。 纷 现
维普资讯
田 斌 等 ： 璃 包 覆 钴 基 非 晶 丝 巨磁 阻 抗 的长 度 效 应 玻
玻 璃 包 覆 钴 基 非 晶 丝 巨 磁 阻 抗 的 长 度 效 应
田 斌 ， 建 军 ， 江 何 卿 ， 袁 林 ， 永 江 ， 邸 马 强
（ 中科技 大 学 电子科 学 与技术 系 ， 北 武汉 ４ ０ ７ ） 华 湖 ３ ０ ４
关键 词 ： 巨磁 阻抗 ； 畴 ； 磁 退磁 能 中图分类 号 ： ＴＢ ８ ３３ 文 献标识 码 ： Ａ
使 电 流方 向平 行 于 磁 场 方 向 ， 品沿 东 西 方 向摆 放 。 样 通 过样 品 的电 流 大 小 为 Ｊ ｍＡ， 有测 量 均 在 室 温 一５ 所
巨磁阻抗(GMI)传感器研究与发展
部连接非晶丝和导电层，形成脉冲电流回路，导电层和非 退火，然后分析发现一定的退火温度下 (610) 可以得到良
晶丝在制作时保持同轴。因为导电层和非晶丝是同轴心关 好线性的单峰 LDGMI 曲线。同时，刘洁等人 [12] 也研究了
系，H1 与 H2 大小相等，方向相反，合成的结果为相互抵消， Fe78Co2Zr8Nb2B9Cu1 非晶薄带经过 550、600、650 不同温度
3/2!ਪด᎖ऻႋࡼ HNJ ࠅঢዐሚᓨ
巨磁阻抗 (GMI) 效应最初是在非晶丝材料中发现的，
图 2 非晶丝磁敏感元件结构示意图
非晶丝材料的巨磁阻抗 (GMI) 效应的来源归结于特殊的磁 励源，采用如图 3 所示结构框图进行设计，然后进行试验
畴结构和较强的趋肤效应。人们对非晶丝材料的研究主要 测量，测得该磁探测器磁场灵敏度为 185mV/Oe，线性范
因此消除了脉冲电流对磁场测量的影响。
退火后，发现在 600 保温 60min 退火后性能最佳，其 GMI
采用 (Co94Fe6)72.5Si12.5B15（直径 30，长度 3mm）非晶 丝材料，制成上述敏感元件，使用 1MHz 脉冲电源作为激
比达到 181.4%。 曹 柏 泉 等 人 [13-14] 通 过 磁 控 溅 射 法 在 非 晶 薄 带
(4) 果基本吻合。
(3) 高频 (10M-GHz)
(5)
高频下，GMI 效应被认为与旋磁效应和铁磁弛豫有关。
Z(Hmax) 为饱和磁化时的阻抗值，Z(H0) 为材料在外加 磁场为零时的阻抗值，实际应用中，Z(Hex) 一般为磁场发 生装置所能产生的最大磁场所获得。(4) 式和 (5) 式各有侧 重，但实际表达的物理意义是一样的。
关键词 ：巨磁阻抗 (GMI)，非晶磁性材料，磁性薄膜
不同退火对Co基非晶玻璃包裹丝的GMI效应影响的开题报告
不同退火对Co基非晶玻璃包裹丝的GMI效应影响的开题报告一、研究背景和意义：随着现代电子通信技术的发展，对高频电磁波的检测和控制越来越成为实际需要。
而磁性材料是获取高频电磁场信息的一种重要手段。
非晶态材料在某些方面具有良好的磁性能，例如在高频范围内的巨磁阻效应（Giant Magnetoimpedance Effect，GMI）。
巨磁阻效应是指当材料处于反铁磁-顺磁的临界状态时，由于外磁场的影响，材料的电阻发生变化，这种变化量可达到数百倍，因此可以用来构成高灵敏的磁敏器件。
在实际生产应用中，一些Co基的非晶玻璃包裹丝常常被用来制作磁敏元件，而包裹丝的磁应力和晶粒尺寸等因素往往会对GMI效应产生一定的影响。
因此，研究不同退火对Co基非晶玻璃包裹丝的GMI效应影响，对于深入理解巨磁阻效应的本质、提高磁敏器件的灵敏度和稳定性具有重要意义。
二、研究方法：本研究将采用物理退火方法，分别设置不同的退火温度和时间条件，对Co基非晶玻璃包裹丝进行处理。
通过测量退火前后包裹丝的电阻、导电率、磁滞回线等性质参数，计算不同退火对GMI效应的影响，并结合X射线衍射仪、扫描电子显微镜等分析手段，深入研究退火对包裹丝晶粒尺寸、材料结构、磁畴形态等影响机理。
三、研究预期成果：通过本研究，预计能够获得以下成果：1. 建立Co基非晶玻璃包裹丝的物理退火参数优化体系。
2. 揭示不同退火条件下Co基非晶玻璃包裹丝的电学、磁学性质相关变化规律。
3. 深入探究退火后包裹丝的晶粒尺寸、材料结构、磁畴形态等变化规律及其对GMI效应的影响机理。
4. 提高对巨磁阻效应机制和应用的理解和认识，为磁敏器件等相关领域的研究和开发提供有益参考。
GMI相关知识培训剖析
7. 依据GMI认证公司输入的数据，现场评 估表会产生一个得分.
GMI认证好处
1. 得到更多的与GMI有合作关系的国外 大型包装和印刷品选购商的订单；
2. 削减不必要的印刷材料损耗，降低 生产本钱；
3. 提升操作人员的力气和产品的品质；
4. 把握影响印刷质量的各环节的重要 因素及相应的标准，使生产实现高 度透亮化；
印前制作： 软件：
１、正版的CS制作软件，包含〔PS、AI、 PDF〕，软件需具备对应的系列号。
２、专业的RIP软件，如Workshop。 ３、专业的曲线制作软件，如Harmony. ４、条码制作软件，如Barcode． 5、数码打样软件，如EFI。
GMI认证需配备的资源
印前制： 硬件：
1、专业的设计制作电脑。 2、专业的多颜色打印设备。 3、专业的盒样割样设备。 4、稳定的网络传输速度。 5、持续的杀毒管控。
GMI运作原理
GMI认证负责建立和运营一个 专业网站，保存全部包装数据， 并通过相关路径向客户、产品供 给商和认证的包装供给商供给报 告。GMI认证明际上是对包装供 给商评估与认证。
GMI标准
GMI标准依ISO12647-2 的标准建立，全部作业 流程都依据此标准来进 展。
GMI认证流程
1. 包装供给商必需向GMI公司提交填写完毕 的自我评估表。设计该自我评估表的目的 是为了将不合格的认证供给商进展认证的 时机减到最低。
2、印刷看色台的灯光为D50标准光源，光源 照度需达1500流明以上，色温达5000K；
3、印刷四色油墨的相关参数需达标，具体如下： K: L 16.00 a 00.00 b 00.00 M: L 48.00 a 74.00 b -3.00 C: L 55.00 a -37.00 b -50.00 Y: L 89.00 a -5.00 b 93.00
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1介
2究历史GMI效应
巨磁阻抗效应指的磁性材料的交流阻抗随外磁场的变化而显著变化的现象。
按照巨磁阻抗效应的定义，巨磁阻抗效应应该用磁性材料的阻抗Z随外磁场Hex的变化曲线Z-Hex来表征。
但是由于不同的磁性材料的电阻率相差很大，即使是同种磁性材料制备的样品的厚度和测量长度也无法严格控制，所以通过样品的Z-Hex曲线无法比较不同样品的巨磁阻抗效应的强弱。
因此在研究中采用阻抗的相对变化值随外加磁场的变化曲线ΔZ/Z-Hex来表征巨磁阻抗效应。
目前，对巨磁阻抗效应的定标有两种：一种是采用外加磁场为零时的阻抗(Hex = 0)作为参考点，但是因为材料的剩磁状态影响阻抗Z(0)的值，所以这个定义可能不合适；另一种以最大磁场Hmax的阻抗值作为参考点，Hmax的值由实验设备确定，因此Hmax也可能受实验设备的限制。
第
二种定义：
上式中，Hmax通常是达到饱和阻抗时的外磁场或实验设备所能提供的最大磁场。
早在六十年前，Harrison等人就已经发现在外加轴向磁场的作用下，铁磁性细丝的感抗会发生变化，当时把这种物理现象称为磁感应效应。
1992年，日本名古屋大学K. Mohri等人发现CoFeSiB非晶丝的两端的感应电压随着外加直流磁场的增加而急剧下降，当时他们测量到的电压是非晶丝感抗部分对应的分量，因此实际上这种现象是磁电感效应。
往后的研究表明，铁磁非晶合金的交流电阻也会随外加直流磁场发生明显的变化，为与通常所说的磁阻(MR)效应区分，该效应被称为交流磁阻效应。
1994年巴西的Machado等人在Co70.4Fe4.6Si15B1非晶铁磁薄带中观察到了这种交流磁阻效
应。
K. Mohri等人在综合考虑了磁电感效应和交流磁阻效应后，认为两者是同一物理效应的不同方
3
应用
0102面，并把磁性材料通以交变电流时，在外磁场作用下交流阻抗会发生显著变化的现象正式命名为巨磁阻抗(GMI)效应。
电流测量
电流测量在生产科研领域是一个重要问题，现在有很多的新技术和新材料都应用到电流测量的装置上。
最常用的电流传感器有霍尔(Hall)元件电流传感器、磁通门传感器,振动或转动线圈等，但这些传感器都有一定缺陷。
霍尔元件输出信号变化小，测量电流时还有一定的磁场方向各向异性，适用于中强磁场测量;磁通门和检测线圈测磁场，对线圈绕制特别精确，信号处理要求较高，上述传感器的电路太过复杂，本较高。
目前非晶材料制作工艺的成熟，使得性能稳定、高灵敏度、响应速度快、非接触、低成本的磁敏传感器设计成为可能。
用这种材料制出的样品具有很多特点如微型化、磁阻抗效应大、灵敏度高、高速响应、温度稳定性、低功耗且几乎没有磁滞现象、对温度的变化具有相对稳定性、饱和磁致伸缩系数几乎为零等。
该材料制成的传感器[6-11]使用交流驱动，可以实现调制、解调、滤波、振荡和共振等多种功能。
基于GMI效应的GMI磁传感器由低磁致伸缩材料和CMOS集成电路构成，利用磁性材料的巨磁阻抗效应工作的。
该传感器很好地弥补了传统磁敏传感器存在的不足，这也使得GMI传感器成为国内外广泛研究的焦点。
GMI磁传感器不但继承了传统磁传感器的优点,而且由于它能探测微弱磁场,具有高稳定性、高灵敏度、高分辨率、响应速度快及低功耗等特点。
速度检测
巨磁阻速度传感器在汽车领域可以用于ABS、变速箱、凸轮和曲轴等速度及位置检测。
GMI传感器与传统的磁电式传感器相比，具有灵敏度高、响应快、无磁滞、非接触、热稳定性好、体积小等优点,因此它在高灵敏度微型磁传感器领域中有着十分诱人的应用前景。