不同類型接近傳感器的工作原理

電容式接近傳感器的工作原理：電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測(cè)面與大地間構(gòu)成一個(gè)電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。當(dāng)物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。振蕩與停振這二種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)放大器轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)。近年來(lái),基于隨機(jī)有限集理論的多傳感器多目標(biāo)跟蹤方法開(kāi)始受到研究學(xué)者的關(guān)注。

電感式接近傳感器的工作原理：電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過(guò)放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。介紹了基于IC的上海光源儲(chǔ)存環(huán)新一代集成數(shù)字化低電平控制器的射頻前端設(shè)計(jì)、制造和性能測(cè)試。

高頻振蕩型接近傳感器的工作原理：由LC高頻振蕩器和放大處理器電路組成，當(dāng)金屬物體接近振蕩感應(yīng)頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流，使接近傳感器振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。所有金屬型傳感器的工作原理：所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它也有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率。目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，不論目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會(huì)提高。結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應(yīng)得到了有效***。傳感器檢測(cè)到這個(gè)變化并輸出檢測(cè)信號(hào)。

有色金屬型傳感器的工作原理：有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當(dāng)鋁或銅之類的有色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率；當(dāng)鐵一類的黑色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率降低。如果振蕩頻率高于參考頻率，傳感器輸出信號(hào)。在MTJ中，中間的絕緣層很薄(幾個(gè)納米)，使得可以有大量電子隧穿通過(guò)。

3GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

磁電阻效應(yīng)是對(duì)于一些磁性材料，當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，材料的電阻會(huì)發(fā)生變化的效應(yīng)。這種磁電阻效應(yīng)次由William Thomson 于1857 年在鐵樣品中發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)的材料磁阻變化率很小，只有1%，此效應(yīng)即被稱為各向異性磁電阻(AMR)效應(yīng)。

1988 年，Grunberg 和Baibich 等人通過(guò)分子束外延的方法制備了Fe/Cr 多層膜，并在其中發(fā)現(xiàn)了磁阻變化率達(dá)到50%以上。這種巨大的磁電阻變化效應(yīng)被稱為巨磁電阻(GMR)效應(yīng)。GMR效應(yīng)來(lái)源于載流電子在不同的自旋狀態(tài)下與磁場(chǎng)的作用不同導(dǎo)致的電阻變化。GMR由鐵磁—非磁性金屬—鐵磁多層膜交疊組成。兩層鐵磁層的矯頑力不同。當(dāng)鐵磁層的磁矩互相平行時(shí)，載流子與自旋有關(guān)的散射，材料具有的電阻。而當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時(shí)，載流子與自旋相關(guān)的散射強(qiáng)，材料的電阻。這種隧穿電流隨外磁場(chǎng)變化的效應(yīng)被稱為隧道磁電阻(TMR)效應(yīng)。對(duì)于GMR效應(yīng)可以由Mott 提出的雙電流模型解釋。在非磁性層中，不同自旋的電子能帶相同，但是在鐵磁金屬中，不同自旋的能帶發(fā)生劈裂，導(dǎo)致在費(fèi)米能級(jí)處，自旋向上和向下的電子態(tài)密度不同。

在雙電流模型中，假設(shè)自旋向上和向下的電子沿層面流動(dòng)對(duì)應(yīng)兩個(gè)互相***的導(dǎo)電通道，其中自旋向上的電子，其平均自由程遠(yuǎn)大于自旋向下的電子。在鐵磁層磁矩反平行排列下，自旋向上和自旋向下的電子散射概率相同；片級(jí)芯片測(cè)試在IC制造工藝中已經(jīng)成為不可或缺的一部分,發(fā)揮著重要的作用,而測(cè)試探卡在圓片級(jí)芯片測(cè)試過(guò)程中起著關(guān)鍵的信號(hào)通路的作用。而在平行排列下，自旋向上的電子散射要遠(yuǎn)小于自旋向下的電子，從而造成平行和反平行排列下電阻的差別。

一種新型的高靈敏度磁探測(cè)器

磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器作為一種新型的高靈敏度磁探測(cè)器， 其探測(cè)精度目前已接近SQUID器件并已達(dá)到fT 量級(jí)。同時(shí)這類傳感器又具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟、便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，使其在未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?。就該?fù)合式磁傳感器而言，進(jìn)一步提升器件的探測(cè)精度是其未來(lái)研究發(fā)展的主要方向。將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件特定表面上，當(dāng)力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于彈性元件時(shí)，會(huì)導(dǎo)致元件應(yīng)力和應(yīng)變的變化，進(jìn)而引起電阻應(yīng)變片電阻的變化。

一方面，繼續(xù)減小超導(dǎo)磁場(chǎng)放大器的狹窄區(qū)域?qū)挾戎? μm以下，同時(shí)增大磁場(chǎng)放大器的有效面積都可以將磁場(chǎng)放大倍數(shù)繼續(xù)提升至幾千甚至上萬(wàn)倍，但是同時(shí)會(huì)對(duì)傳感器的工作區(qū)間以及小型化造成影響。另一方面，使用靈敏度更高的磁電阻傳感器件(TMR、巨磁阻抗器件(GMI)等[35])，將有望使得該復(fù)合式傳感器的磁場(chǎng)探測(cè)精度達(dá)到1fT，甚至0.1 fT 的量級(jí)。例如用壓力傳感器測(cè)量繪制內(nèi)燃機(jī)示功圖，在測(cè)量中不允許用水冷卻，并要求傳感器能耐高溫和體積小。

CCD和CMOS的參數(shù)對(duì)比

1、壞點(diǎn)數(shù)

由于遭到制造工藝的限制，關(guān)于有幾百萬(wàn)像素點(diǎn)的傳感器而言，一切的像元都是好的情況幾乎不太可能，壞點(diǎn)數(shù)是指芯片中壞點(diǎn)（不能有效成像的像元或相應(yīng)不分歧性大于參數(shù)允許范圍的像元）的數(shù)量，壞點(diǎn)數(shù)是權(quán)衡芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。

2、 光譜響應(yīng)

光譜響應(yīng)是指芯片關(guān)于不同光波長(zhǎng)光線的響應(yīng)才干，通常用光譜響應(yīng)曲線給出。

從產(chǎn)品的技術(shù)展開(kāi)趨向看，無(wú)論是CCD還是CMOS，其體積小型化及高像素化仍是業(yè)界積極研發(fā)的目的。由于像素尺寸小則圖像產(chǎn)品的分辨率越高、明晰度越好、體積越小，其應(yīng)用面更普遍。