面向磁阻传感器的MEMS磁通汇聚器优化设计研究

摘要

微机电(micro electro mechanical systems,MEMS)磁阻传感器由于小体积、低功耗和高灵敏度在许多领域得到了广泛应用,然而其在测量低频弱磁场时受到1/f的影响,严重限制了其低频弱磁场的检测分辨率。为了减小1/f噪声的影响,MEMS磁通汇聚器被用于放大弱磁场,并将低频弱磁场调制到高频区域以抑制1/f噪声。使用拓扑优化对给定尺寸的磁通汇聚器进行优化,以提高其磁场增益,最后使用优化后的塔形磁通汇聚器比较了变间隙调制、扭转调制、垂直运动调制和压电悬臂梁调制的调制效率和增益效率积。结果表明,垂直运动调制具有较高的增益效率积和较高的磁场检测分辨率,是现有调制方式中的最优调制方式。