ДАТЧИКИ СЛАБКИХ МАГНІТНИХ ПОЛІВ І MEMS-КОМУТАТОРИ

Заголовок (англійською): 
SENSORS OF WEAK MAGNETIC POLES AND MEMS-COMMUTATORS
Автор(и): 
Цінг Жао
Автор(и) (англ): 
Qing Zhao
Ключові слова (укр): 
датчики магнітних полів; MEMS-технології
Ключові слова (англ): 
magnetic field sensors; MEMS technologies
Анотація (укр): 
Проведено огляд сучасних датчиків для вимірювання слабких постійних і повільно змінних магнітних полів показує, що за сукупністю розглянутих характеристик ферозондові перетворювачі і магнітометри на їх основі є найбільш переважними для вимірювання слабких постійних магнітних полів і використання в складі систем орієнтації, стабілізації, навігації, в комплексах для пошуку феромагнітних об'єктів. Описано новий клас приладів – мікромеханічного комутаційного елемента, керованого зовнішнім магнітним полем, виготовленого за MEMS-технологією. Детально представлена конструкція приладу, принцип роботи, особливості управління та використання його в різних датчиках положення. Представлені дані показують, що магнітокерований MEMS-комутатор є малогабаритним перспективним приладом, який поєднує переваги функціональних аналогів – герконів і датчиків Холла.
Анотація (англ): 
This article provides an overview of modern sensors for measuring weak constant and slowly changing magnetic fields. The main characteristics of magnetic field sensors are highlighted. Magneto resistive transducers, transducers based on nuclear magnetic resonance and squids are described. Particular attention is paid to the flux-gate converter. The review of modern sensors for measuring weak constant and slowly varying magnetic fields shows that, in terms of the characteristics considered, flux-gate transducers and magnetometers based on them are most preferable for measuring weak constant magnetic fields and using as part of orientation, stabilization, navigation systems, complexes for the search for ferromagnetic objects. Considered one of the main directions of improvement of fluxgate magnetometers is to increase the sensitivity, which can be carried out by choosing the optimal amplitude, frequency, waveform of the excitation signal and algorithms for processing the measurement information from the sensor output. A description of a new class of devices – a micromechanical switching element controlled by an external magnetic field, manufactured using MEMS technology – is also given. The design of the device, the principle of operation, the features of control and use in various position sensors are presented in detail. The presented data show that the magnetically controlled MEMS switch is a small-sized promising device combining the advantages of functional analogs – reed switches and Hall sensors.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Управление развитием сложных систем, номер 37, 2019
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
36.pdf
Дата публікації: 
07 Февраль 2019
Номер збірника: 
37
Розділ: 
УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ
Університет автора: 
ТОВ «Шаосин вейхуа електронік сайнс & технолоджі Ко», orcid.org/0000-0001-8518-9188 КНР, Вейхуа
Литература: 
  1. Ripka, P. Magnetic Sensors and Magnetometers / P. Ripka. – Boston: Artech house, 2000. – 494 p.
  2. Афанасьев, Ю.В. Средства измерений параметров магнитного поля / Ю.В. Афанасьев, Н.В. Студенцов, В.Н. Хорев, Е.Н. Чечурина, А.П. Щелкин. – Л.: Энергия. Ленингр. Отделение, 1979. – 320 с.
  3. Петрукович, А.А. Первые советские космические эксперименты в 1957– 1959 гг.: история и результаты / А.А. Петрукович, Т.М. Мулярчик, С.В. Васюков, М.И. Веригин, Г.А. Котова, В.А. Стяжкин // История наук о Земле. – 2009, Т.2, № 4. – C. 5-24.
  4. Carr, C. The Double Star magnetic field investigation // Ann. Geophys. – 2005.– № 23. – Р. 2713-2732.
  5. Бараночников, М.Л. Микромагнитоэлектроника / М.Л. Бараночников. – М.: ДМК Пресс, 2001. – Т. 1, – 544 с.
  6. Hava Can, Uğur Topal Design of Ring Core Fluxgate Magnetometer as Attitude Control Sensor for Low and High Orbit Satellites // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism March. – 2015. – Vol. 28, № 3. – Р.1093-1096.
  7. Гормаков А.Н., Ульянов И.А., Федулов А.В. Комплекс для проверки магнитометров скважинных инклинометров в полевых условиях // НТВ «Каротажник». – Тверь: АИС, 2014. – Вып. 239. – С. 61-67.
  8. Скважинный магнитометр-инклинометр МИ-З803М [Электронный ресурс] / Ю.Г. Астраханцев. – Режим доступа: http://www.igeoph.net/Documents/Well/MI-3803.pdf, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  9. Казаков, А.В. Магнитогироскопическая система – достойный соперник гравитационной системы ориентации на малых спутниках [Электронный ресурс] /А.В. Казаков – Режим доступа: http://jurnal.vniiem.ru/text/100/13.pdf, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  10. Johnson M.W., Amin M.H.S., Gildert S., et al., Quantum annealing with manu-factured spins // Nature. – 2011. – Vol. 473, № 7346. – Р. 194-198.121
  11. Uchaikin S., Likhachev A., Cioata F. Sample 3D magnetometer for a dilution re-frigerator // Proc. of the 26th Intern. Conf. on Low Temperature Physics (LT26). – Bei-jing, 2011.
  12. Uchaikin S.V. Fluxgate Magnetometer for Cryogenics // In Proc. of the 21st In-ternational Conference on Low Temperature Physics (LT21), Czechoslovak Journal of Physics, 1996, P. 2809.
  13. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А., Удинцев Д.Н., Шлыков Ю.А., Бровин А.В. Применение магнитной томографии в проходных металлодетекторах // Специальная Техника. – 2007. – № 6. – С. 20-25.
  14. Суханов, Д.Я. Магнитная интроскопия с использованием решетки датчиков магнитного поля / Д. Я. Суханов, Е. С. Берзина // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2013. –Т. 56, № 8/2. – С. 23-26.
  15. Винокуров, Б.Б. Измерение неэлектрических величин: учебное пособие / Б.Б. Винокуров, Г.В. Вавилова, И.Л. Клубович. – Томск: Томский политехнический университет, 2008. – 290 с.
  16. Марусина М.Я. Современные виды томографии: учебное пособие / М.Я. Марусина, А.О.Казначеева. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. – 132 с
  17. Магнитометрические датчики для охраны периметров [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.infotel-sec.ru/news/magnetic-sensors-for-the-protection-of-the-perimeter/, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  18. Baschirotto, A.A. 2D-micro-fluxgate earth magnetic field measurement systems with fully automated acquisition setup // Measurement. – 2010. – Vol.43. – P. 46–53.
  19. Butta M., Ripka P. Model for coil-less fluxgate // Sensors and Actuators. – 2009. – Vol.156, № 11. – P. 269-273.
  20. ГОСТ 24284– 80 Гравиразведка и магниторазведка. Термины и определения. – М.: Издательство стандартов, 1980. – 18 с.
  21. Магнитное поле [Электронный ресурс]. – Физическая энциклопедия. – Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/1564/МАГНИТНОЕ, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.122
  22. Щербаков Г.Н., Анцелевич М.А., Удинцев Д.Н. Пути повышения помехоустойчивости магнитометрических средств поиска и их практическая реализация // Специальная техника. – 2005.– № 3.– С.19-24.
  23. Ripka, P. Advances in Magnetic Field Sensors // IEEE Sensors journal. – 2010. – Vol. 10, N 6. – P.1108-1116.
  24. Викулин И.М. Гальваномагнитные приборы / И.М. Викулин, JI.Ф. Викулина, В.И. Стафеев. – М.: Радио и связь, 1983. – 104 с.
  25. Хомерики, О. К. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля /О.К. Хомерики. – М.: Энергоиздат, 1986. – 136 с.
  26. Егиазарян, Г.А., Магнитодиоды, магниторезисторы и их применение / Г.А. Егиазарян, В.И. Стафеев. – М.: Радио и связь, 1987. – 88 с.
  27. Бараночников, М.Л. Микромагнитоэлектроника / М.Л. Бараночников. – М.: ДМК Пресс, 2002. – Т. 2. – 691 с.

 

References: 
  1. Ripka, P., (2000). Magnetic Sensors and Magnetometers. Boston: Artech house, 2000. – 494 p.
  2. Afanasev, Yu.V., Studentsov, N.V., Horev, V.N., Chechurina, E.N., & Schelkin, A.P., (1979). Means of measurement of magnetic field parameters. Leningrad: Energy. Leningrad, Branch, 320 р.
  3. Petrukovich, A.A. other. (2009). The first Soviet space experiments in 1957–1959: history and results. History of Earth Science. Vol.2, 4, 5-24.
  4. Carr, C. (2005). The Double Star magnetic field investigation // Ann. Geophys, 23, 2713-2732.
  5. Baranochnikov, M.L. (2001). Micromagnet electronics. Moscow: DMK Press, Vol. 1, 544 р.
  6. Hava Can, Uğur Topal Design of Ring Core Fluxgate Magnetometer as Attitude Control Sensor for Low and High Orbit Satellites // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism March. – 2015. – Vol. 28, № 3. – Р.1093-1096.
  7. Gormakov, A.N., Ulyanov, I.A., & Fedulov, A.V., (2014). Сomplex for testing borehole inclinometers magnetometers in field conditions // NTV “Karotazhnik”. Tver: AIS, 2014. – Vol. 239, 61-67.
  8. Borehole magnetometer-inclinometer MI-Z803M [Electronic resource] / Yu.G. Astrahantsev. – Access mode: http://www.igeoph.net/Documents/Well/MI-3803.pdf
  9. Kazakov, A.V. The magnetoscopic system is a worthy opponent of the gravitational orientation system on small satellites. [Electronic resource] – Access Mode: http://jurnal.vniiem.ru/text/100/13.pdf.
  10. Johnson M.W., Amin M.H.S., Gildert S., et al., (2011). Quantum annealing with manu-factured spins. Nature. Vol. 473, 7346, 194-198.
  11. Uchaikin S., Likhachev A., Cioata F. Sample 3D magnetometer for a dilution re-frigerator // Proc. of the 26th Intern. Conf. on Low Temperature Physics (LT26). – Bei-jing, 2011.
  12. Uchaikin S.V. Fluxgate Magnetometer for Cryogenics // In Proc. of the 21st In-ternational Conference on Low Temperature Physics (LT21), Czechoslovak Journal of Physics, 1996, P. 2809.
  13. Scherbakov G.N., Antselevich M.A., Udintsev D.N., Shlyikov Yu.A., & Brovin A.V., (2007). The use of magnetic tomography in walk-through metal detectors // Special Technique, 6, 20-25.
  14. Suhanov, D.Ya., & Berzina, E.S., (2013). Magnetic introscopy using a lattice of magnetic field sensors // News of higher educational institutions. Physics. Vol. 56, 8/2, 23-26.
  15. Vinokurov, B.B., Vavilova, G.V., & Klubovich, I.L., (2008). Measurement of non-electrical quantities: a tutorial. Tomsk: Tomsk Polytechnic University, 290 p.
  16. Marusina, M.Ya., Kaznacheeva, A.O. (2006). Modern types of tomography: a textbook. – St. Petersburg: SPSU ITMO, 132 р.
  17. Magnetometric sensors to protect the perimeters [Electronic resource] – Access Mode: http://www.infotel-sec.ru/news/magnetic-sensors-for-the-protection-of-the-perimeter
  18. Baschirotto, A.A., (2010). 2D-micro-fluxgate earth magnetic field measurement systems with fully automated acquisition setup // Measurement. – Vol.43. – P. 46–53.
  19. Butta M., Ripka P. Model for coil-less fluxgate // Sensors and Actuators. – 2009. – Vol.156, № 11. – P. 269-273.
  20. GOST 24284–80 Gravity and magnetic prospecting. Terms and Definitions. Moscow: Publishing house of standards, 1980. – 18 р.
  21. Magnetic field [Electronic resource]. – Physical encyclopedia. – Access mode: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/1564/МАГНИТНОЕ
  22. Scherbakov, G.N., Antselevich, M.A., Udintsev, D.N., (2005). Ways to improve the noise immunity of magnetometric search tools and their practical implementation // Special equipment, 3, 19-24.
  23. Ripka, P. Advances in Magnetic Field Sensors // IEEE Sensors journal. – 2010. – Vol. 10, N 6. – P.1108-1116.
  24. Vikulin, I.M., Vikulina, JI.F., & Stafeev, V.I., (1983). Galvanomagnetic devices. Moscow: Radio and communications, 104 p.
  25. Homeriki, O.K. (1986). Semiconductor magnetic field converters. Moscow: Energy Publishing, 136 p.
  26. Egiazaryan G.A., & Stafeev V.I. (1987). Magnetodiodes, magnetoresistors and their application. Moscow: Radio and communications, 88 p.
  27. Baranochnikov, M.L. (2002). Micromagnet electronics. Moscow: DMK Press, Vol. 2, 691 p.