加速度計(jì)是用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體加速度的裝置,在航天航空、地震監(jiān)測(cè)、石油勘探等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。材料噪聲和環(huán)境溫度等因素制約著硅基微機(jī)電(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)加速度計(jì)精度的提高。探尋新材料、新器件、新工藝的途徑來(lái)進(jìn)一步研究高精度加速度測(cè)量技術(shù)具有重要的意義。微納技術(shù)在不斷發(fā)展,特別在磁敏器件領(lǐng)域,高靈敏隧道磁阻(Tunneling Magnetoresistance,TMR)傳感技術(shù)的研制成功,為研制高精度加速度計(jì)提供了一條重要而有效的途徑�；赥MR高靈敏特性,通過(guò)“力-磁-電”多物理場(chǎng)耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度加速度測(cè)量,包括:懸臂梁實(shí)現(xiàn)加速度到位移的變化,放置于懸臂梁上的磁場(chǎng)源將懸臂梁位置變化轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)變化,再由TMR器件感知磁場(chǎng),通過(guò)TMR處理電路輸出電壓,進(jìn)而獲得加速度信號(hào)。如何將加速度變化轉(zhuǎn)換為TMR敏感所需的線性的磁場(chǎng)變化,是該系統(tǒng)中的核心問(wèn)題。本文研究加速度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)磁場(chǎng)分布的要求,設(shè)計(jì)用于TMR敏感的空間高靈敏線性磁場(chǎng)。首先采用永磁體材料設(shè)計(jì)磁場(chǎng)源,對(duì)圓柱和方形永磁體磁場(chǎng)進(jìn)行理論分析與仿真,總結(jié)磁體空間線性磁場(chǎng)靈敏度、線性區(qū)寬度...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 TMR高靈敏特性發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 TMR低頻噪聲消除技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 空間磁場(chǎng)設(shè)計(jì)理論
    2.1 永磁體空間磁場(chǎng)理論
        2.1.1 圓柱永磁體空間磁場(chǎng)
        2.1.2 方形永磁體空間磁場(chǎng)
    2.2 線圈磁場(chǎng)基礎(chǔ)理論
    2.3 TMR加速度測(cè)量系統(tǒng)的空間磁場(chǎng)分布
    2.4 本章小結(jié)
第三章 永磁體空間磁場(chǎng)設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 圓柱永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算與仿真
        3.1.1 基于MATLAB的圓柱永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算
        3.1.2 COMSOL用于圓柱永磁體磁場(chǎng)計(jì)算的驗(yàn)證
    3.2 方形永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算與仿真
        3.2.1 基于MATLAB的方形永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算
        3.2.2 COMSOL用于方形永磁體磁場(chǎng)計(jì)算的驗(yàn)證
    3.3 基于永磁體的系統(tǒng)空間線性磁場(chǎng)設(shè)計(jì)
        3.3.1 磁煬Hx線性區(qū)與空間位置的關(guān)系
        3.3.2 磁場(chǎng)Hx線性區(qū)與磁體尺寸的關(guān)系
        3.3.3 磁場(chǎng)Hx線性區(qū)與磁體材料的關(guān)系
        3.3.4 系統(tǒng)空間線性磁場(chǎng)源的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 勵(lì)磁線圈空間交變磁場(chǎng)設(shè)計(jì)
    4.1 基于MAXWELL的線圈磁芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 基于MAXWELL的線圈磁芯與導(dǎo)線尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.3 系統(tǒng)空間交變磁場(chǎng)設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 測(cè)試結(jié)果與分析
    5.1 空間磁場(chǎng)分布測(cè)試
        5.1.1 圓柱永磁體空間靜磁場(chǎng)測(cè)試
        5.1.2 工字型線圈制作與空間磁場(chǎng)測(cè)試平臺(tái)的搭建
        5.1.3 工字型線圈空間交變場(chǎng)測(cè)試
    5.2 TMR加速度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
附錄
    附錄1: 基于MATLAB的圓柱永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算代碼
    附錄2: 基于MATLAB的方形永磁體空間磁場(chǎng)計(jì)算代碼
    附錄3: 線圈磁場(chǎng)MAXWELL仿真值與實(shí)測(cè)值對(duì)比
    附錄4: TMR加速度測(cè)量系統(tǒng)樣機(jī)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)
致謝



本文編號(hào)：3816654