三維AMR傳感器及信號處理電路的初步研究.pdf

1、由于各向異性磁電阻(AMR)傳感器能夠精確測量地磁場的方位，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_測量的迫切需求，本文將開展用于方位測量的AMR傳感器及電路研究。 論文首先設(shè)計了兩種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，設(shè)計了補(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傳感器的測量精度。隨后，采用ANSYS有限元分析軟件對補(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)計了Barber電極，并采用ANSYS有限元分析軟件對其功能進(jìn)行了仿

3、真，驗證了設(shè)計的正確性。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。 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)本實驗室濺射鍍膜系統(tǒng)的特點，首先設(shè)計了能夠產(chǎn)生均勻誘導(dǎo)磁場的基片底座。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，并利用四探針法測試了AMR

4、傳感器的性能。實驗結(jié)果表明，在飽和磁場情況下，其電阻相對變化率為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傳感器的信號處理電路方面，設(shè)計了能夠同時檢測三維AMR傳感器的信號處理電路，包括信號放大電路、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。為了驗證其功能，用該電路系統(tǒng)對商用的標(biāo)準(zhǔn)AMR傳感器的輸出信號進(jìn)行了測試，結(jié)果表