磁电阻/超导复合式磁传感器原理

磁电阻/超导复合式磁传感器早由D. Robbes等人提出，该类传感器主要由磁电阻传感器和超导磁场放大器构成。其中超导磁场放大器是一个由超导薄膜构成的闭合环路。超导环路中有一段宽度狭窄区域。MEMS电容式微惯性传感器因其具有尺寸小、灵敏度高、稳定性好、温度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等优点，在军事、汽车工业、生物***、消费电子、惯性导航等领域得到广泛的应用。磁电阻传感器位于超导磁场放大器环路狭窄区域上方并由绝缘层分隔。

对于超导磁场放大器而言，其磁场放大倍数主要由放大器的尺寸和狭窄区域宽度决定。增大超导磁场放大器的尺寸，以及减小狭窄区域的宽度，都会显著增加超导磁场放大器的磁场放大倍数。5℃风扇控制器带有温度检测、电压监测和GPIO远端温度传感器多达7路通道临床级温度传感器精度达到±0。例如，理论计算表明，当超导磁场放大器直径达到25 mm，狭窄区域宽度为2 μm时，磁场放大倍数将达到3500 倍，而相应的磁电阻/超导复合式磁传感器的磁场探测能力将有望达到1 f，甚至更低的磁场。

磁电阻/超导复合式磁传感器的性能不仅取决于超导磁场放大器的磁场放大能力，同时也取决于磁电阻传感器的灵敏度、噪声等特性。目前在磁电阻传感器领域性能为优异、同时有应用价值及潜力的当属GMR和TMR磁传感器。本文章简要概述了模拟集成电路的重要性及发展国内外发展现状,在此基础上引出了数模混合集成的霍尔传感器芯片,对霍尔传感器原理、应用和未来发展状况作了详细的描述。下面将分别对GMR/超导复合式磁传感器的发展及本课题组在TMR/超导复合式磁传感器制备、测试方面开展的工作进行介绍。

压电式压力传感器

压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会***到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。监测上的不可见和复杂性导致地下位移监测技术发展缓慢,存在精度差、成本高、非自动化或难于准确计算地下位移量等问题。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。在迭代形式的多传感器PHD(IteratedcorrectorPHD,IC-PHD)滤波中,跟踪结果的好坏主要取决于后一个更新传感器的检测概率。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。

例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料适合于研制这种压力传感器。石英是一种非常好的压电材料，压电效应就是在它上面发现。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法,例如XYδ（ 20°～ 30°）割型的石英晶体可耐350℃的高温。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃，是制造高温传感器的理想压电材料。

光纤传感器

光纤传感器

光纤传感器技术是随着光导纤维实用化和光通信技术的发展而形成的一门崭新的技术。光纤传感器与传统的各类传感器相比有许多特点，如灵敏度高.抗电磁干扰能力强，耐腐蚀，绝缘性好，结构简单，体积小.耗电少，光路有可挠曲性，以及便于实现遥测等。

光纤传感器一般分为两大类，一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器.称为功能型传感器;另一类是光纤仅仅起传输光波的作用，必须在光纤端面或中间加装其他敏感元件才能构成传感器，称为传光型传感器。无论哪种传感器，其工作原理都是利用被测量的变化调制传输光光波的某一参数，使其随之变化，然后对已调制的光信号进行检测，从而得到被测量。针对此霍尔芯片开发了霍尔测试仪,能够准确测出霍尔器件的各项性能参数。

光纤传感器可以测量多种物理量.目前已经实用的光纤传感器可测量的物理量达70多种，因此光纤传感器具有广阔的发展前景。