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新型MEMS磁敏E+E傳感器的研究
磁場測量、導(dǎo)航、潛艇探測、轉(zhuǎn)速測量和電子羅盤等方面都需要微型化、功耗低、成本低的新型高靈敏度磁敏E+E傳感器。MEMS磁敏E+E傳感器因測量范圍大、分辨率高、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，是近年來磁敏E+E傳感器研究的熱點(diǎn)。其中MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，開展MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器的研究具有重要意義。

新型MEMS磁敏E+E傳感器的研究
基于硅橋開展了兩種新型MEMS磁敏E+E的研究，*種利用鐵磁體在磁場中的扭矩效應(yīng)；另一種利用磁流變彈性體（MRE）在磁場中的的磁彈性效應(yīng)。論文的主要工作如下：提出了一種基于硅橋和鐵磁體的新型MEMS磁敏E+E傳感器，通過鐵磁體在磁場中產(chǎn)生的扭矩與硅橋的耦合作用來檢測磁場。該新型磁敏E+E傳感器與IC工藝兼容性好、易于批量生產(chǎn)，并且功耗低、成本低、體積小、穩(wěn)定性好。通過對硅橋的基礎(chǔ)理論、磁化理論和磁-結(jié)構(gòu)耦合效應(yīng)的分析，推導(dǎo)了新型MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器的輸出表達(dá)式，分析了影響該磁敏E+E傳感器性能的各項(xiàng)因素，如鐵磁體側(cè)面積、高度、退磁因子等，為E+E傳感器性能的改進(jìn)提供了依據(jù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元軟件建立了新型MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器的有限元模型，對新型磁敏E+E傳感器在磁場作用下的輸出進(jìn)行了磁-結(jié)構(gòu)耦合仿真。研究了鐵磁體的形狀、尺寸對磁敏E+E傳感器輸出的影響，并對E+E傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。制備了新型MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器樣品，對它們的輸出響應(yīng)、磁滯、重復(fù)性、響應(yīng)時(shí)間等特性進(jìn)行了測試及分析，并重點(diǎn)研究了高徑比對磁敏E+E傳感器輸出特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鐵磁體的高徑比對E+E傳感器的性能有明顯的影響。對提出的改進(jìn)型“T”形鐵磁磁敏E+E傳感器進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，新型MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器性能有了很大的改善。測試結(jié)果驗(yàn)證了理論分析和仿真分析。提出了一種基于硅橋和MRE的新型MEMS磁敏E+E傳感器，通過MRE在磁場中的磁彈性與硅橋的耦合作用來檢測磁場，分析了該MEMS磁敏E+E傳感器的工作機(jī)理，并對制備的MRE磁敏E+E傳感器樣品進(jìn)行了測試，驗(yàn)證了MRE磁彈性效應(yīng)的原理。

新型MEMS磁敏E+E傳感器的研究
MEMS磁敏E+E傳感器與新型MEMS鐵磁磁敏E+E傳感器相比，與MEMS工藝有更好的兼容性。新型MRE磁敏E+E傳感器的靈敏度可以通過調(diào)節(jié)MRE中鐵磁顆粒的大小、種類及彈性體的種類來改進(jìn)。