ความคืบหน้าการวิจัย Fluxgate Sensor จากระบบ Micro Electro Mechanical (เมม)

ทีมของ Chen Jiamin จาก Chinese Academy of Sciences: ความคืบหน้าการวิจัยเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตที่ใช้ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (เมม)

บทความต่อไปนี้มาจากกองบรรณาธิการของวัสดุและอุปกรณ์แม่เหล็ก, และผู้เขียนมาจากกองบรรณาธิการของ Magnetic Journal

การแนะนำทีม

นาย. เฉิน เจียหมิน, นักวิจัยของ "ห้องปฏิบัติการที่สำคัญของเทคโนโลยีการตรวจจับ" ของสถาบันนวัตกรรมสารสนเทศการบินและอวกาศของ Chinese Academy of Sciences, หัวหน้างานระดับปริญญาเอก, ผู้สมัครของ "โปรแกรม Hundred Talents" ของ Chinese Academy of Sciences, นักวิจัยพิเศษ (การสามัคคีธรรม) ของสมาคมส่งเสริมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศญี่ปุ่น (จสป), IEEE Magnetics สมาชิกของสังคม, สมาชิกของสภาวัสดุและอุปกรณ์ผู้เชี่ยวชาญกลุ่มผู้เชี่ยวชาญวัสดุแม่เหล็กแห่งชาติ.

โหลดอิเล็กทรอนิกส์กระแสคงที่ที่ปรับได้ - เครื่องทดสอบสมบัติการชาร์จ - โมดูลการปลดปล่อยอายุ - ตัวต้านทานการชาร์จและการคายประจุที่รวดเร็ว

เขามีส่วนร่วมในการวิจัยวัสดุการตรวจจับใหม่ๆ, เซ็นเซอร์แม่เหล็ก, ฟิสิกส์ของสปินโทรนิก, วัสดุและอุปกรณ์มาอย่างยาวนาน. เขาได้เป็นประธานและเข้าร่วมในประเทศญี่ปุ่น "แผนนวัตกรรมเทคโนโลยีก่อกวน" โครงการ, โครงการ S-level ทุนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของสมาคมส่งเสริมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศญี่ปุ่น, โครงการระดับ A, โครงการระดับบี, โครงการนักวิจัยพิเศษและโครงการ Advanced Storage Technology Association, เป็นต้น, และปัจจุบันรับผิดชอบงานวิจัยและพัฒนาที่สำคัญของชาติ มีโครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น โครงการนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ตามแผน, โครงการมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติ, โครงการมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติปักกิ่ง, โครงการความสามารถพิเศษของ Chinese Academy of Sciences, โครงการพัฒนาฟังก์ชันเครื่องมือและอุปกรณ์ของ Chinese Academy of Sciences, และโครงการที่ได้รับมอบหมายจากองค์กร.

โมดูลทดสอบสมบัติการชาร์จโหลดอิเล็กทรอนิกส์แบบคงที่ในปัจจุบันที่ปรับได้

คู่มือบทความ

เซ็นเซอร์ Fluxgate เป็นเซ็นเซอร์แม่เหล็กแบบเวกเตอร์ประเภทหนึ่งที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กความถี่ต่ำหรือ DC ที่อ่อนแอได้. เนื่องจากมีข้อดีในเรื่องความละเอียด, เสถียรภาพของอุณหภูมิ, ความแม่นยำและความไว, มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบุตำแหน่งการนำทางด้วยแม่เหล็ก, การตรวจจับพื้นที่, การตรวจหาแร่ธาตุ, การตรวจจับทางธรณีแม่เหล็ก, การตรวจจับปัจจุบันและฟิลด์อื่นๆ. เพื่อตอบสนองการใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ของส่วนประกอบและระบบขนาดเล็ก, การทำให้เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตมีขนาดเล็กลงได้กลายเป็นฮอตสปอตการวิจัยของฟลักซ์เกต เซ็นเซอร์. ระบบเครื่องกลไฟฟ้าไมโคร (เมม) การประมวลผลเป็นพื้นฐานทางเทคนิคสำหรับการย่อขนาดเซ็นเซอร์ฟลักซ์เกต. บทความนี้สรุปหลักการพื้นฐานของเซ็นเซอร์ฟลักซ์เกต, และอธิบายประวัติการพัฒนาของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ไมโครฟลักซ์เกต, รวมถึงเทคโนโลยีไมโครแมชชีนนิ่ง, เทคโนโลยี PCB และเทคโนโลยีเมมส์. สรุปกระบวนการพัฒนาเทคโนโลยีโครงสร้าง MEMS fluxgate และสถานะการพัฒนาของ MEMS orthogonal fluxgate, และมุ่งเน้นการวิจัยในอนาคตในสาขานี้.

คำสำคัญ: เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกต; เมม; การวัดแม่เหล็ก; แอปพลิเคชัน

1 การแนะนำ

เซ็นเซอร์ Fluxgate เป็นประเภทของเซ็นเซอร์แม่เหล็กเวกเตอร์ที่สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กความถี่ต่ำหรือ DC ที่อ่อนแอได้. เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตแบบดั้งเดิมใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบุตำแหน่งการนำทางด้วยแม่เหล็ก, การตรวจจับพื้นที่, การตรวจหาแร่ธาตุ, การตรวจจับ geomagnetic, การตรวจจับปัจจุบันและฟิลด์อื่นๆ เนื่องจากข้อดีในด้านความละเอียด, เสถียรภาพของอุณหภูมิ, ความแม่นยำและความไว. ไมโครโดรนต่างๆ, อุปกรณ์พกพา, ดาวเทียมขนาดเล็ก, เซ็นเซอร์กระแสไมโคร, เข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก, ชีวเวชศาสตร์และสาขาอื่นๆ มีความต้องการด้านคุณภาพที่สูงขึ้น, ปริมาณ, การใช้พลังงานและการรวมฟลักซ์เกต. เพื่อตอบสนองการใช้งานที่เกิดขึ้นใหม่ของส่วนประกอบและระบบขนาดเล็ก, การทำให้เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตมีขนาดเล็กลงได้กลายเป็นฮอตสปอตการวิจัยของเซ็นเซอร์ฟลักซ์เกต.

2 หลักการและโครงสร้างของโซลิดฟลักซ์เกต

ฟลักซ์เกตแบบขนาน - ความคืบหน้าการวิจัย Fluxgate Sensor จากระบบ Micro Electro Mechanical (เมม)

3 ประวัติย่อ Fluxgate
3.1 Fluxgate ไมโครแมชชีน
3.2 PCB ฟลักซ์เกต
3.3 MEMS Fluxgate
4 การวิจัย MEMS Fluxgate
4.1 เทคโนโลยี
4.2 โครงสร้าง
4.3 Fluxgate แบบตั้งฉาก
5 การประยุกต์ใช้ MEMS Fluxgate
5.1 หุ่นยนต์
5.2 การทดสอบปัจจุบัน
5.3 การตรวจจับด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
5.4 การสำรวจอวกาศ
6 บทส่งท้าย

สรุปแล้ว

ตลอดสามทศวรรษที่ผ่านมา, fluxgates มีความก้าวหน้าอย่างมากในการย่อส่วน, และปัญหาเรื่องเสียงสูง, ความไวต่ำ, และการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิขนาดใหญ่ที่เกิดจากการย่อขนาดของฟลักซ์เกตได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น. ปัจจุบันเทคโนโลยี MEMS กำลังเป็นที่นิยมในการย่อขนาดของฟลักซ์เกต. Fluxgates ที่ใช้เทคโนโลยี MEMS มีลักษณะเฉพาะที่ยอดเยี่ยม เช่น ขนาดที่เล็ก, ราคาถูก, การบูรณาการสูงและการจับคู่สูง, และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหลายๆด้าน.
ในอนาคต, MEMS fluxgates จำเป็นต้องปรับโครงสร้างให้ดียิ่งขึ้น, กระบวนการผลิต, วัสดุแกนแม่เหล็ก, และการจับคู่วงจรเพื่อให้ได้โพรบที่มีความไวสูงขึ้น, ลดเสียงรบกวน, และพอดีกับโครงสร้างที่ดีขึ้น. ในปัจจุบัน, เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตแบบสองมิติที่ใช้เทคโนโลยี MEMS นั้นค่อนข้างสมบูรณ์. เชื่อว่าด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีเมมส์, เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตสามแกน MEMS ในตัวไม่ควรอยู่ไกลออกไป.