摘要：针对复杂电流环境下高精度电流采样的需求,设计基于隧道磁阻效应的电流传感器,它能有效实现在直流和偶次谐波影响下的高精度电流采样,直接替换微型电磁式电流互感器。研制了基于隧道磁阻效应的电子式电流传感器样机并进行实验,在直流(半波)条件下测试,电子式电流传感器采样的电表用电量与锰铜采样的电表用电量基本接近,误差基本为零,而电磁式电流互感器采样的电表在不同功率因数下计量都不准确。该传感器能够广泛应用于智能电网、新能源和广播电视领域设备的电流测量,如新能源汽车、直流充电桩等应用。

摘要：论文利用隧道磁阻效应设计了一种高分辨率的双轴微机械加速度计。该加速度计基于正交回折形线圈产生的高变化率磁场实现对x、y方向输入加速度的独立检测;其次阐述提出的新型多桥路隧道磁阻结构,通过理论仿真计算验证该新型桥路结构不但可抑制静态磁场的干扰,且具有更明显的差分放大作用;最后,通过有限元仿真及相关参数计算,验证了加速度计工作的可行性,并证明该加速度计具有较高灵敏度及抗干扰能力。

摘要：隧道磁阻(TMR)传感器测量电流时易被其他磁场干扰,导致测量失准。为了解决这个问题,本文提出了一种三传感器阵列设计。通过对磁场表达式进行空间离散傅里叶变换,建立超越方程组求解测量电流。对该方法进行了数学建模、数值模拟实验、有限元分析和实验分析。实验结果表明:当测量电流为100 A、干扰电流为700 A时,数值模拟的最大误差为2.98×10^(-15);有限元分析阵列各种角度下的最大误差小于1%;在80 A的量程范围内,实验分析的最大误差为2.02%。这验证了该方法的有效性。

摘要：为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0~16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。

摘要：针对市面上现有的三维数字罗盘在进行地磁场检测时极易受到外界磁场的干扰进而导致测量精度低的问题,设计了一款基于最小二乘法的三维TMR(隧道磁阻效应)数字罗盘系统。对其在现实中的误差特点开展研究,在由椭球拟合法处理校正后,运用了最小二乘法开展误差补偿,补偿前其方位角精度为4.18°,补偿后其方位角精度为0.46°,结果显而易见,在精度方面拔高了一个数量级,降低了三维数字罗盘系统的方位角误差。实验结果显示,最小二乘法可以极大地提高三维数字罗盘系统的精度,该方法具有较高的工程应用价值。

摘要：由于隧道磁阻(TMR)效应具有高灵敏度优势,被用于加速度的检测,设计了一种基于3D打印的TMR加速度计。首先,根据线性加速度计的工作原理,推导出输入加速度与输出位移的关系,同时通过对永磁体数学模型的分析得出永磁体周围磁场强度变化率与位移变化的关系;接着,根据TMR效应的原理,设计加速度计整体架构,实现加速度—位移—磁场—电压的转换;随后,设计加速度计机械结构,进行机械结构仿真优化与磁场仿真分析,确定结构参数和布局方式;最后,设计了TMR加速度计测控电路,进行电路仿真和实验验证。实验测试数据显示,该TMR加速度计标度因数为161.1 mV/gn。

摘要：针对现有的永磁伺服电机位置传感器存在成本高、体积大的缺点和新兴的无传感器技术计算复杂及依赖电机参数的不可靠性问题,提出了绕制时栅线圈检测电机转动位置的方法,但由于绕制时栅线圈检测的方法存在获取信号复杂、测量稳定性差以及线圈绕制不均匀增加误差的缺点,在此基础上,提出了一种基于隧道磁阻效应(TMR)和时栅技术的永磁伺服电机嵌入式位置检测新方法。在原理分析的基础上,根据行波表达式的理论推导,分析了单路和双路驻波幅值不相等所导致的误差规律,为检测结构的优化和进一步提高测量精度奠定基础。最后通过实验,验证了嵌入式位置检测理论分析的正确性以及检测方案的优越性,所提出方法的检测精度较绕制时栅线圈的检测方法提高了3倍,稳定性提高了5倍。

摘要：针对现有微陀螺难以实现常压封装下高灵敏检测的难题,设计了两种应用隧道磁阻效应检测的微陀螺结构,分别采用面内检测与离面检测,本文从阻尼与检测磁场两方面对二者性能进行分析。首先通过对二者阻尼的计算,得到常压下面内检测结构的灵敏度为35.18 nm/(°/s),离面检测结构的灵敏度为3.19 nm/(°/s),面内结构比离面结构的灵敏度高约10倍,从阻尼方面考虑,采用面内检测的结构更优;其次设计了应用于两种结构中的检测磁场,得到了面内检测磁场相比于离面检测磁场具有更高的磁场变化率,更好的磁场一致性,从磁场方面考虑,同样得到面内检测的微陀螺结构更优。因此,应用面内检测结构可以实现隧道磁阻微陀螺在常压下的高灵敏检测。

摘要：微机械陀螺的核心技术是微弱柯氏力的检测,而常规的微弱柯氏力检测水平已达到极限.本文设计了一款新颖的基于隧道磁阻效应检测的面内微陀螺结构,利用隧道磁阻效应的高灵敏特性来实现微弱柯氏力的高灵敏检测.阐述了隧道磁阻微陀螺的工作原理,分析了微陀螺的动力学方程,完成了微陀螺结构设计、工艺加工及测试.测试结果表明:微陀螺驱动方向和检测方向谐振频率分别为6 853Hz和6 854Hz,与理论仿真基本一致;微陀螺驱动方向Q值为571.1,检测方向Q值为527.3,结构灵敏度为15.3nm/°/s.