安徽宿州市靈璧縣UV能量計校準第三方儀器測量機構(gòu)

發(fā)布時間：2022/04/12 14:20:46 發(fā)布廠商：江蘇世通儀器檢測服務(wù)有限公司 >> 進入該公司展臺

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這種批量生產(chǎn)（batch process）的過程目前已經(jīng)全自動化控制，隔離了人為因素，確保了每一個MEMS芯片之間的工藝誤差可以得到嚴格的控制，從而提高了良品率。切片、封裝之后，就成為了一個個的MEMS芯片。從外觀上來看，大部分的MEMS芯片和集成電路芯片是差不多的。

圖中，傳統(tǒng)麥克風的七八種機械配件就全部集成在了一塊很小的MEMS傳感器芯片上了，體積非常小，重量也非常輕。由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生產(chǎn)。但是對技術(shù)的要求那就非常高了。MEMS傳感器的出現(xiàn)極大的滿足了大家對產(chǎn)品小體積、高性能的要求。

綜上所述，微米量級的特征尺寸使MEMS傳感器可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。是微型傳感器的主力軍，正在逐漸取代傳統(tǒng)機械傳感器，普遍應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)、航空航天、機械、化工及醫(yī)藥等各領(lǐng)域。常見產(chǎn)品有壓力傳感器，加速度計，陀螺，靜電致動光投影顯示器，DNA擴增微系統(tǒng)，催化傳感器。

每一種MEMS傳感器又有很多種細分方法。如加速度計，按檢測質(zhì)量的運動方式劃分，有角振動式和線振動式加速度計等，常見的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風等等;MEMS傳感器的品種多到可以以萬為單位，且不同MEMS之間參量較多，沒有完全標準的工藝。
MEMS傳感器作為國際競爭戰(zhàn)略的重要標志性產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、市場前景廣闊等特點備受世界各國的關(guān)注。近十年來，MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、設(shè)計、代工、封測到應(yīng)用，完整產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成，*對MEMS傳感器行業(yè)也給予了前所未有的政策支持。我國MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨了重大的機遇，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，將對MEMS產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響，并將催生大量新的產(chǎn)品、新的應(yīng)用，帶動MEMS產(chǎn)品在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的普及化。

我們偉大祖先的四大發(fā)明——指南針，可謂是無人不知啊，對于現(xiàn)代傳感器技術(shù)來講，它可算得上是磁傳感器的鼻祖了。

而在當今的電子時代，磁傳感器在電機、電力電子技術(shù)、汽車工業(yè)、工業(yè)自動控制、機器人、辦公自動化、家用電器及各種安全系統(tǒng)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

磁傳感器是一種把磁場、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號，以這種方式來檢測相應(yīng)物理量的器件。用于感測速度、運動和方向，應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、無線和消費電子、軍事、能源、醫(yī)療和數(shù)據(jù)處理等。

磁傳感器市場按照技術(shù)進步的發(fā)展，主要分為四大類：
霍爾效應(yīng)（Hall Effect）傳感器、
各向異性磁阻（AMR）傳感器、
巨磁阻（GMR）傳感器
隧道磁阻（TMR）傳感器

其中，霍爾效應(yīng)傳感器的歷史*悠久，獲得廣泛應(yīng)用。隨著持續(xù)的技術(shù)研發(fā)，各種磁傳感器誕生，并擁有更優(yōu)異的性能、更高的可靠性。

霍爾效應(yīng)（Hall Effect）傳感器

1879年，美國物理學家霍爾在研究金屬導電機制時發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。但因金屬的霍爾效應(yīng)很弱而一直沒有實際應(yīng)用案例，直到發(fā)現(xiàn)半導體的霍爾效應(yīng)比金屬強很多，利用這種現(xiàn)象才制作了霍爾元件。

在半導體薄膜兩端通以控制電流 I，并在薄膜的垂直方向施加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，半導體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集，在聚集起來的電子與空穴之間會產(chǎn)生電場，電場強度與洛倫茲力產(chǎn)生平衡之后，不再聚集，這個現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生的內(nèi)建電勢差，稱為霍爾電壓U。

霍爾電壓U與半導體薄膜厚度d，電場B和電流I的關(guān)系為U=k(IB/d)。這里k為霍爾系數(shù)，與半導體磁性材料有關(guān)。

霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)的原理制作，主要有霍爾線性傳感器、霍爾開關(guān)和磁力計三種。

1. 線性型霍爾傳感器

由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。輸出電壓與外加磁場強度呈線性關(guān)系，如下圖所示，在B1～B2的磁感應(yīng)強度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強度出此范圍時則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。

霍爾線性器件擁有很寬的磁場量測范圍，并能識別磁極。其應(yīng)用領(lǐng)域有電力機車、地下鐵道、無軌電車、鐵路等，還可用于變頻器中用于監(jiān)控電量、光伏直流柜監(jiān)測光伏匯流箱實時輸出電流的作用、電動機保護等。線性霍爾傳感器還可以用于測量位置和位移，霍爾傳感器可用于液位探測、水流探測等。

2. 開關(guān)型霍爾傳感器

由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。

霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高，工作溫度范圍寬，可達-55℃～150℃。開關(guān)型霍爾傳感經(jīng)過一次磁場強度的變化，則完成了一次開關(guān)動作，輸出數(shù)字信號，可以計算汽車或機器轉(zhuǎn)速、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、機車的自動門開關(guān)、無刷直流電動機、汽車點火系統(tǒng)、門禁和防盜報警器、自動販賣機、打印機等。

3. 磁力計

是利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差來測算外界磁場的大小和極性。磁力計是采用CMOS工藝的平面器件。工藝相對一般IC更為簡單，一般采用P型襯底上N阱上形成傳感器件，通過金屬電極將傳感器與其他電路（如放大器、調(diào)節(jié)處理器等）相連。

但這樣設(shè)計的的霍爾傳感器只能感知垂直于管芯表面的的磁場變化，因此增加了磁通集中器（magnetic flux concentrator），工藝上來講就是做原來的管芯上增加一層坡莫合金，可探測平行于管芯方向的磁場。由此，霍爾傳感器實現(xiàn)了從單軸到三軸磁力計的跨越式發(fā)展。

磁力計廣泛應(yīng)用于智能手機、平板電腦和導航設(shè)備等移動終端，擁有巨大的市場前景。同時，磁力計可以與加速度計組成6軸電子羅盤，三種慣性傳感器（加上陀螺儀）組合在一起還能實現(xiàn)9軸組合傳感器，構(gòu)成更強大的慣性導航產(chǎn)品。

各向異性磁阻（AMR）傳感器

某些金屬或半導體在遇到外加磁場時，其電阻值會隨著外加磁場的大小發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做磁阻效應(yīng)，磁阻傳感器利用磁阻效應(yīng)制成。

1857年，Thomson發(fā)現(xiàn)坡莫合金的的各向異性磁阻效應(yīng)。對于有各向異性特性的強磁性金屬, 磁阻的變化是與磁場和電流間夾角有關(guān)的。我們常見的這類金屬有鐵、鈷、鎳及其合金等。

當外部磁場與磁體內(nèi)建磁場方向成零度角時, 電阻是不會隨著外加磁場變化而發(fā)生改變的；但當外部磁場與磁體的內(nèi)建磁場有一定角度的時候, 磁體內(nèi)部磁化矢量會偏移，薄膜電阻降低, 我們對這種特性稱為各向異性磁電阻效應(yīng)（Anisotropic Magnetoresistive Sensor,簡稱AMR）。磁場作用效果下圖。

力學對計量的依賴性非常強,它以力為基礎(chǔ),對各種自然現(xiàn)象進行解釋因此它需要依靠計量提供準確數(shù)字,這樣可以增強說服力。力學涉及到的內(nèi)容較為廣泛,其中主要有光速、壓力、速度、溫度等為了符合力學實驗要求,現(xiàn)階段的力學儀器類型也越來越多,例如拉力試驗機、材料試驗機等,力學儀器不僅在實驗中常常被應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也較為廣泛。

一、力學計量概述

(一)流量計量。根據(jù)流體區(qū),可對流量計量進行劃分將其分為氣流量計量、油流量計量、水流量計量三種類型流量測量介質(zhì)不能互換,不過在計量方法上基本一致?，F(xiàn)階段流量計量發(fā)展主要表現(xiàn)為兩種情況,分別為動態(tài)流量校準與介質(zhì)流量計量、極端量值標準研發(fā)。

(二)壓力計量。在工程施工技術(shù)測量中所謂壓力也就是指強壓在壓力計量內(nèi),壓力也同樣指的是強壓。壓力計量的主要工作就是校準與鑒定壓力模塊、壓力變送器、精密壓力表、壓力傳感器等,同時還要負責檢測與校準數(shù)字壓力計。壓力計量包含動態(tài)與靜態(tài)兩種類型,靜態(tài)又分為砝碼與對比;動態(tài)分為正弦壓力法與激波管法。在靜態(tài)中,活塞式壓力計較多,它可分為液體式、氣體式兩種類型。動態(tài)壓力對傳感器的工作主要依靠正弦壓力法與激波管法完成。目前隨著計算機技術(shù)的不斷進步與發(fā)展河將電子信息技術(shù)融入力學計量中,便于采集與處理被測數(shù)據(jù)減少人工操作提高計量的準確性。

(三)振動計量。振動描述通過速度、位移、頻率、加速等完成振動測試的結(jié)果是否準確主要在于計量結(jié)果是否*。

在20世紀50年代初期,很多*得出了不同的振動校準結(jié)果。這表明儀器校準結(jié)果存在較大誤差經(jīng)過不斷研究后校準誤差逐漸降低主要原因在于儀器校準技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與進步。

(四)質(zhì)量計量。在SI中質(zhì)量是力學計量的基本單位利用kg符號表示。在質(zhì)量計量過程內(nèi),需利用天平對砝碼質(zhì)量進行測量質(zhì)量計量水平可依據(jù)天平與砝碼研究情況作出判斷。質(zhì)量計量會受到很多因素的影響,尤其環(huán)境對其的影響較大,空氣對流會影響計量結(jié)果。另外磁化對計量結(jié)果的影響非常大因此,現(xiàn)階段應(yīng)該著重研究如何降低其他因素對質(zhì)量計量的干擾。

二、力學計量儀器校準中的相關(guān)問題

(一)實現(xiàn)計量法的統(tǒng)一。從力學計量的實際情況上看計量并非人們平常所了解的一樣。我們通常意義上認為的儀器計量只包括物理學,認為力學計量*注重的就是力學,然而事實并非如此。儀器計量關(guān)系到我們的生活,因此,必須要實現(xiàn)計量統(tǒng)一所謂計量統(tǒng)一,就是指計量法的統(tǒng)一。通過統(tǒng)一的計量法，可避免*或個人因計量標準未統(tǒng)一而引發(fā)矛盾因此為了提高力學儀器的有效率,首先必須實現(xiàn)統(tǒng)一化的計量標準。*與*間的計量標準存在差異,我國也有計量標準在使用自己*的計量標準時,也可以利用國際計量標。我國主要采用自己*的計量標準,不過在物理學、力學等方面采用國際統(tǒng)一標準,可以使我國的學術(shù)領(lǐng)域與國際接軌。只有建立統(tǒng)一的計量標準,才能提高計量*度，確保力學計量充分發(fā)揮作用。

實驗室地址

東莞部：廣東省東莞市道滘鎮(zhèn)厚德上梁洲工業(yè)區(qū)四橫路7號

：江蘇省蘇州市昆山開發(fā)區(qū)昆嘉路379號

重慶世通：重慶市北碚區(qū)萬寶大道184號3樓

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