二維MEMS磁場傳感器的設計與測試.pdf

1、隨著智能設備的發(fā)展，磁場傳感器已經被廣泛的運用于各個領域，它不僅擴大了設備的存儲空間，并且實現(xiàn)了交通設備如汽車、輪船、飛機甚至個體的高精度定位和導航。隨著時代的發(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，幫助人們探索未知的領域。隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)設計和加工技術的發(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外學者廣泛的研究興趣。本文主要研究了MEMS磁場傳感器，這種傳感器可以

2、進行磁場大小的測量，同時實現(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行仿真，接著搭建測試電路對制作的傳感器進行測試，最后提出了一種新型的三維硅磁場傳感器的設計。
　　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梁在磁場中振動，測量扭轉梁在磁場中切割磁力線產生的感應電動勢。所產生的感應電動勢大小與外界磁場大小成正比，與磁場角度也有關。本文通過測量感應電動勢的幅值大小,得到對應磁場幅度和角度的關系。同時，

3、MEMS磁場傳感器的尺寸比較小，導致懸臂梁切割磁感線所產生的感應電動勢比較微弱，因此本文后續(xù)檢測部分設計了放大濾波電路來實現(xiàn)信號放大，提高檢測的靈敏度。
　　此外，本文由一維以及二維扭轉結構理論展開，建立扭轉梁的理論模型，具體研究了處于諧振狀態(tài)的扭轉梁。對結構的頻率特性、模態(tài)以及形變進行了分析，利用有限元工具對扭轉梁幾何尺寸的變化而導致的頻率特性變化進行驗證，得到結構尺寸與模態(tài)、固有頻率以及形變之間的關系。通過軟件模擬驗證理論的可