三維AMR傳感器及信號(hào)處理電路的初步研究.pdf

1、由于各向異性磁電阻(AMR)傳感器能夠精確測(cè)量地磁場(chǎng)的方位，因此它在軍事領(lǐng)域的精確定向以及民用領(lǐng)域的航空、航天、航海、機(jī)器人、車輛定位等方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前，國外Honeywell、Philips等公司各自推出了用于方位測(cè)量的三維AMR傳感器，而國內(nèi)還未掌握三維AMR傳感器的核心技術(shù)。在此背景前提下，結(jié)合國內(nèi)某些領(lǐng)域?qū)Ψ轿痪_測(cè)量的迫切需求，本文將開展用于方位測(cè)量的AMR傳感器及電路研究。 論文首先設(shè)計(jì)了兩種AMR傳

2、感器的結(jié)構(gòu)，分別是一維AMR傳感器和二維AMR傳感器，用于組成三維AMR傳感器。同時(shí)，設(shè)計(jì)了補(bǔ)償線圈以及復(fù)位/置位線圈，分別用于AMR傳感器的溫度補(bǔ)償以及抗電磁干擾，以提高AMR傳感器的測(cè)量精度。隨后，采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)補(bǔ)償線圈和復(fù)位/置位線圈的電磁學(xué)性能進(jìn)行了仿真，為其產(chǎn)生均勻分布的磁場(chǎng)提供理論依據(jù)。為進(jìn)一步提高AMR傳感器的性能，在AMR磁電阻的表面還設(shè)計(jì)了Barber電極，并采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)其功能進(jìn)行了仿

3、真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。在此基礎(chǔ)上，采用L-Edit軟件完成了一維AMR傳感器、二維AMR傳感器、補(bǔ)償線圈、復(fù)位/置位線圈的版圖設(shè)計(jì)。 在AMR傳感器的工藝制作方面，為了減小AMR傳感器中磁性薄膜的應(yīng)力，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室濺射鍍膜系統(tǒng)的特點(diǎn)，首先設(shè)計(jì)了能夠產(chǎn)生均勻誘導(dǎo)磁場(chǎng)的基片底座。隨后，采用磁控濺射方法制備了磁性薄膜。在此基礎(chǔ)上，采用Lift-off工藝制作了AMR磁電阻，進(jìn)而完成了兩維AMR傳感器的制作，并利用四探針法測(cè)試了AMR

4、傳感器的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在飽和磁場(chǎng)情況下，其電阻相對(duì)變化率為0.87％。論文給出了進(jìn)一步提高AMR傳感器靈敏度的方法。 在AMR傳感器的信號(hào)處理電路方面，設(shè)計(jì)了能夠同時(shí)檢測(cè)三維AMR傳感器的信號(hào)處理電路，包括信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路、復(fù)位/置位電路、串口通信電路等，并采用Orcad軟件對(duì)復(fù)位/置位電路進(jìn)行了仿真，在此基礎(chǔ)上完成了電路系統(tǒng)的研制。為了驗(yàn)證其功能，用該電路系統(tǒng)對(duì)商用的標(biāo)準(zhǔn)AMR傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表