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MEMS磁场传感器的设计及测试
  • ISSN号:1001-0505
  • 期刊名称:东南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2011
  • 页码:929-933
  • 分类:TP212.13[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]东南大学MEMS教育部重点实验室,南京210096
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61076071)
  • 相关项目:基于光斑位置敏感的风速传感器集成系统研究
中文摘要:

以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后用多普勒仪对传感器的频率和振动幅度进行测试,并对传感器的感生电动势与磁场、电流的关系进行了测试.实验结果与理论分析一致,该传感器的灵敏度为14 mV/mT.该传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试.

英文摘要:

A new sensor of measuring magnetic field using a U-shaped beam driven by Lorentz force is presented.The magnetic field is obtained by measuring the induced electromotive voltage of the coil of the mechanical structure.The theoretical model and the response of the sensor are analyzed using the vibration theory.The resonance frequencies and modes of the resonators are simulated by the general purpose finite element program ANSYS.These micro-electro-mechanical systems(MEMS) devices are realized through a standard CMOS process coupled with a post-processing phase.A laser Doppler vibrometer system is implemented to measure the vibration amplitudes and the frequency of the fabricated structure.The relationship between the induced voltages of the sensor and the external magnetic field and the current is tested.And the sensor exhibits a resolution of 14mV/mT.A good agreement is observed between the predicted and observed behavior of the magnetic field sensor.The sensor is of simple structure and easy fabrication.It can be used for magnetic field of mT level.

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期刊信息
  • 《东南大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:东南大学
  • 主编:毛善锋
  • 地址:南京四牌楼2号
  • 邮编:210096
  • 邮箱:xuebao@seu.edu.cn
  • 电话:025-83794323
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0505
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1178/N
  • 邮发代号:28-15
  • 获奖情况:
  • 先后荣获第三届国家期刊奖百种重点期刊奖,2006-2...,2013年荣获首届江苏省新闻出版政府奖"报刊奖"
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:23651