二維MEMS磁場傳感器的設(shè)計(jì)與測試.pdf

1、隨著智能設(shè)備的發(fā)展，磁場傳感器已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，它不僅擴(kuò)大了設(shè)備的存儲(chǔ)空間，并且實(shí)現(xiàn)了交通設(shè)備如汽車、輪船、飛機(jī)甚至個(gè)體的高精度定位和導(dǎo)航。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們越來越離不開磁場傳感器。它可以探測極其微弱的磁信號(hào)，幫助人們探索未知的領(lǐng)域。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的發(fā)展，便攜式磁場傳感器成為可能，磁傳感器的智能化程度也越來越高。磁場傳感器引起國內(nèi)外學(xué)者廣泛的研究興趣。本文主要研究了MEMS磁場傳感器，這種傳感器可以

2、進(jìn)行磁場大小的測量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁場方向的測定。本文首先建立磁場傳感器的理論模型并對其進(jìn)行仿真，接著搭建測試電路對制作的傳感器進(jìn)行測試，最后提出了一種新型的三維硅磁場傳感器的設(shè)計(jì)。
　　首先，本文選用一種新型磁場檢測方法，即利用磁場傳感器的扭轉(zhuǎn)梁在磁場中振動(dòng)，測量扭轉(zhuǎn)梁在磁場中切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小與外界磁場大小成正比，與磁場角度也有關(guān)。本文通過測量感應(yīng)電動(dòng)勢的幅值大小,得到對應(yīng)磁場幅度和角度的關(guān)系。同時(shí)，

3、MEMS磁場傳感器的尺寸比較小，導(dǎo)致懸臂梁切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢比較微弱，因此本文后續(xù)檢測部分設(shè)計(jì)了放大濾波電路來實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，提高檢測的靈敏度。
　　此外，本文由一維以及二維扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)理論展開，建立扭轉(zhuǎn)梁的理論模型，具體研究了處于諧振狀態(tài)的扭轉(zhuǎn)梁。對結(jié)構(gòu)的頻率特性、模態(tài)以及形變進(jìn)行了分析，利用有限元工具對扭轉(zhuǎn)梁幾何尺寸的變化而導(dǎo)致的頻率特性變化進(jìn)行驗(yàn)證，得到結(jié)構(gòu)尺寸與模態(tài)、固有頻率以及形變之間的關(guān)系。通過軟件模擬驗(yàn)證理論的可