不同类型接近传感器的工作原理
电容式接近传感器的工作原理:电容式接近传感器由高频振荡器和放大器等组成,由传感器的检测面与大地间构成一个电容器,参与振荡回路工作,起始处于振荡状态。当物体接近传感器检测面时,回路的电容量发生变化,使高频振荡器振荡。振荡与停振这二种状态转换为电信号经放大器转化成二进制的开关信号。近年来,基于随机有限集理论的多传感器多目标跟踪方法开始受到研究学者的关注。
电感式接近传感器的工作原理:电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场,当金属物体接近传感器检测面时,金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量,使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态,转换为电信号通过放大转换成二进制的开关信号,经功率放大后输出。介绍了基于IC的上海光源储存环新一代集成数字化低电平控制器的射频前端设计、制造和性能测试。
高频振荡型接近传感器的工作原理:由LC高频振荡器和放大处理器电路组成,当金属物体接近振荡感应头时会产生涡流,使接近传感器振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化,由此识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断。所有金属型传感器的工作原理:所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型一样,它也有一个振荡电路,电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时,不论目标物金属种类如何,振荡频率都会提高。结果表明所设计的传感器在非敏感方向上梁的刚度较大,轴向交叉效应得到了有效***。传感器检测到这个变化并输出检测信号。
有色金属型传感器的工作原理:有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路,电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时,振荡频率;当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时,振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率,传感器输出信号。在MTJ中,中间的绝缘层很薄(几个纳米),使得可以有大量电子隧穿通过。
3GMR/超导复合式磁传感器
磁电阻效应是对于一些磁性材料,当施加外磁场时,材料的电阻会发生变化的效应。这种磁电阻效应次由William Thomson 于1857 年在铁样品中发现。这一发现的材料磁阻变化率很小,只有1%,此效应即被称为各向异性磁电阻(AMR)效应。
1988 年,Grunberg 和Baibich 等人通过分子束外延的方法制备了Fe/Cr 多层膜,并在其中发现了磁阻变化率达到50%以上。这种巨大的磁电阻变化效应被称为巨磁电阻(GMR)效应。GMR效应来源于载流电子在不同的自旋状态下与磁场的作用不同导致的电阻变化。GMR由铁磁—非磁性金属—铁磁多层膜交叠组成。两层铁磁层的矫顽力不同。当铁磁层的磁矩互相平行时,载流子与自旋有关的散射,材料具有的电阻。而当铁磁层的磁矩为反平行时,载流子与自旋相关的散射强,材料的电阻。这种隧穿电流随外磁场变化的效应被称为隧道磁电阻(TMR)效应。对于GMR效应可以由Mott 提出的双电流模型解释。在非磁性层中,不同自旋的电子能带相同,但是在铁磁金属中,不同自旋的能带发生劈裂,导致在费米能级处,自旋向上和向下的电子态密度不同。
在双电流模型中,假设自旋向上和向下的电子沿层面流动对应两个互相***的导电通道,其中自旋向上的电子,其平均自由程远大于自旋向下的电子。在铁磁层磁矩反平行排列下,自旋向上和自旋向下的电子散射概率相同;片级芯片测试在IC制造工艺中已经成为不可或缺的一部分,发挥着重要的作用,而测试探卡在圆片级芯片测试过程中起着关键的信号通路的作用。而在平行排列下,自旋向上的电子散射要远小于自旋向下的电子,从而造成平行和反平行排列下电阻的差别。
一种新型的高灵敏度磁探测器
磁电阻/超导复合式磁传感器作为一种新型的高灵敏度磁探测器, 其探测精度目前已接近SQUID器件并已达到fT 量级。同时这类传感器又具有体积小、结构简单、工艺成熟、便于大规模生产等优势,使其在未来发展潜力巨大。就该复合式磁传感器而言,进一步提升器件的探测精度是其未来研究发展的主要方向。将电阻应变片粘贴在弹性元件特定表面上,当力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于弹性元件时,会导致元件应力和应变的变化,进而引起电阻应变片电阻的变化。
一方面,继续减小超导磁场放大器的狭窄区域宽度至1 μm以下,同时增大磁场放大器的有效面积都可以将磁场放大倍数继续提升至几千甚至上万倍,但是同时会对传感器的工作区间以及小型化造成影响。另一方面,使用灵敏度更高的磁电阻传感器件(TMR、巨磁阻抗器件(GMI)等[35]),将有望使得该复合式传感器的磁场探测精度达到1fT,甚至0.1 fT 的量级。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。
CCD和CMOS的参数对比
1、坏点数
由于遭到制造工艺的限制,关于有几百万像素点的传感器而言,一切的像元都是好的情况几乎不太可能,坏点数是指芯片中坏点(不能有效成像的像元或相应不分歧性大于参数允许范围的像元)的数量,坏点数是权衡芯片质量的重要参数。
2、 光谱响应
光谱响应是指芯片关于不同光波长光线的响应才干,通常用光谱响应曲线给出。
从产品的技术展开趋向看,无论是CCD还是CMOS,其体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目的。由于像素尺寸小则图像产品的分辨率越高、明晰度越好、体积越小,其应用面更普遍。