第1章 磁学基础 1
1.1 基本磁学量 1
1.1.1 磁矩 1
1.1.2 磁化强度 1
1.1.3 磁场强度 2
1.1.4 磁感应强度 2
1.1.5 磁通 2
1.2 磁性材料的磁特性参数 2
1.2.1 饱和磁化强度 2
1.2.2 居里温度 2
1.2.3 磁晶各向异性常数 3
1.2.4 磁致伸缩系数 3
1.2.5 比饱和磁化强度 3
1.3 物质的磁性 3
1.3.1 铁磁性 4
1.3.2 反铁磁性 4
1.3.3 亚铁磁性 4
1.3.4 抗磁性 5
1.3.5 顺磁性 5
1.4 磁性材料的磁化 5
1.4.1 磁化曲线 5
1.4.2 磁滞回线 7
1.5 磁化状态下磁体中的能量与磁畴 8
1.5.1 自发磁化与磁畴 8
1.5.2 铁磁体及磁性薄膜系统中的能量 12
1.6 磁学单位值的转换关系 18
第2章 磁电阻传感器工作原理 20
2.1 磁场传感器概述 20
2.1.1 磁场测量的历史回顾 20
2.1.2 磁场测量的对象 22
2.1.3 常用的磁场测量方法 23
2.1.4 磁传感器的选择要点 32
2.2 磁电阻效应概述 33
2.3 各向异性磁电阻传感器原理 37
2.3.1 各向异性磁电阻效应 37
2.3.2 各向异性磁电阻效应的产生机理 38
2.3.3 各向异性磁电阻传感器的工作原理及转移特性曲线 41
2.3.4 各向异性磁电阻传感器的偏置技术 46
2.3.5 各向异性磁电阻传感器的置位与复位技术 51
2.3.6 各向异性磁电阻传感器的垂直轴效应 52
2.4 巨磁电阻传感器原理 55
2.4.1 巨磁电阻效应的发现 55
2.4.2 巨磁电阻效应的唯象解释 57
2.4.3 多层薄膜的巨磁电阻效应 62
2.4.4 自旋阀结构的巨磁电阻效应 68
2.4.5 颗粒膜的巨磁电阻效应 77
2.4.6 巨磁电阻传感器的转移特性曲线 80
2.4.7 多层膜GMR传感器的磁滞与减小措施 84
2.5 隧道结磁电阻传感器原理 89
2.5.1 自旋相关隧穿过程与隧穿磁电阻效应 89
2.5.2 隧穿磁电阻效应的理论模型 91
2.5.3 磁性隧道结传感单元的典型结构 93
2.5.4 TMR的磁性层和势垒层材料 94
2.5.5 转移特性曲线 98
2.5.6 TMR传感器的输出信号与偏压之间的关系 103
2.6 磁电阻传感器的性能指标 106
第3章 软／硬磁体在磁电阻传感器中的应用 110
3.1 高磁导率软磁材料 110
3.2 磁通聚集器 112
3.2.1 高磁导率磁体对磁通的聚集与导向作用 112
3.2.2 影响磁通聚集器增益因子的因素 114
3.2.3 磁通聚集器的应用举例 115
3.3 磁屏蔽体 117
3.4 永磁体的设计 119
3.4.1 永磁材料的退磁曲线 119
3.4.2 常见永磁体材料 120
3.4.3 永磁体在磁电阻传感器中的典型应用 124
第4章 磁电阻传感器的噪声 127
4.1 磁电阻传感器的噪声来源 127
4.1.1 热噪声 128
4.1.2 散粒噪声 128
4.1.3 1/f噪声 129
4.1.4 随机电报噪声 129
4.2 磁电阻传感器的1/f噪声特征与影响因素 129
4.2.1 1/f噪声模型 130
4.2.2 磁电阻薄膜材料及影响1/f噪声的因素 131
4.3 1/f噪声的抑制方法 134
4.4 1/f噪声的测量 138
第5章 磁电阻传感器的应用 141
5.1 角度测量 141
5.1.1 角度传感器概述 141
5.1.2 磁电阻角度传感器的工作原理 143
5.1.3 永磁体对磁电阻角度传感器性能的影响 149
5.2 转速测量 150
5.2.1 转速传感器概述 150
5.2.2 磁电阻转速传感器的测量原理与梯度磁电阻传感器 151
5.2.3 磁电阻转速传感器的装配 156
5.3 电流测量 157
5.3.1 电流传感器的分类与基本原理 157
5.3.2 XMR传感器在电流测量中的应用 161
5.4 无损检测 166
5.4.1 基于磁电阻传感器的涡流检测技术的工作原理 166
5.4.2 基于磁电阻传感器的涡流检测技术的影响因素 168
5.4.3 磁电阻涡流传感器探头的设计 169
5.5 地磁测量 172
5.5.1 地磁场 172
5.5.2 磁电阻传感器在地磁测量中的应用举例 174
参考文献 180
附录1 各种磁电阻传感器的性能及应用领域 187
附录2 各种电流传感器性能比较与选型指南 188
附录3 部分磁电阻传感器生产厂商的产品与性能 190
索引 201