有效的磁化控制是磁学和自旋电子学的核心问题1-8。特别是,对于具有非常规功能的自旋电子器件,对范德华 (vdW) 磁体中磁态的多功能操控的需求日益增加9-13。已经实现了通过自旋扭矩对 vdW 磁体进行磁化切换的电控制,但在没有外部磁场的情况下铁磁状态到反铁磁状态之间的电流诱导相变尚未得到证明12,14,15。在这里,我们报道了电流诱导的 vdW 铁磁体 Fe 5 GeTe 2 中的磁相变,从而产生了巨磁电阻。基于磁输运测量和相关理论分析,我们证明该转变是通过平面电流诱导的跨 vdW 间隙电压差在各层中依次发生的。 34 Fe 5 GeTe 2 中磁相的电流可调性为磁性能的电控制开辟了一条道路,扩展了我们将 vdW 磁体用于各种自旋电子器件应用的能力。36
印刷电子是一个充满活力的研究和技术领域,可获得按需功能元件。[1–3] 近年来,已报道了具有半导体、[4] 光电、[5] 储能[6] 和磁性 [7] 特性的印刷电子。特别是印刷磁阻传感器已证明其作为非接触式电磁开关 [8,9] 和非接触式交互式皮肤平台的相关性。[10] 这些磁敏感复合材料是通过将铁磁磁阻 (MR) 颗粒或薄片分散在各种凝胶状或热塑性粘合剂溶液中而制成的(表 1)。[9–17] 虽然这些贡献在过去十年中显著推动了该领域的发展,但由于组成颗粒或薄片的复杂性和高生产成本,这些技术的大规模应用仍未实现。表现出高达 37% 的巨磁电阻效应 (GMR) 的薄片由多层异质结构组成,需要逐层沉积亚纳米厚的薄膜。[9–13] 需要精确调整层的厚度以实现可测量的磁阻变化。这导致表现出 GMR 的粉末的生产成本增加。为了解决 GMR 粉末的可扩展性问题,采用了表现出各向异性磁阻 (AMR) 的商品可用铁磁材料颗粒。[14] 然而,测得的 AMR 效应降低到 0.34%。此外,这些 MR 技术通常在 500 mT 以下的磁场下具有线性响应,并且在此之外几乎不敏感。缺乏一种具有强磁阻信号并在宽磁场范围内工作的可打印商品级材料。使用打印技术瞄准更广泛的磁场可以实现新型低成本技术解决方案,从非接触式开关应用到机械的工业监控。采用传统的印刷方法实现大规模生产和高磁场下的线性响应需要新材料的开发。
(10 -5 ) 钴铁硼 10 50 5 6.67 14.60 175.01 55.64 77.63 3.68 钴铁硼 5 50 5 8.46 29.48 384.88 64.82 135.41 3.22 钴铁硼 5 50 10 4.56 17.88 108.74 75.02 27.16 1.31 钴铁硼 * 5 50 10 4.65 14.77 78.57 87.39 9.91 0.53 钴铁硼 5 100 10 8.95 15.40 197.38 69.82 59.57 1.43 镍铁 10 50 5 8.72 2.66 10.78 215.17 -12.42 -1.95 镍铁 2.5 50 5 9.15 35.98 148.76 221.25 -180.37 -3.91 镍铁 2.5 50 10 4.58 27.30 54.35 230.17 -70.75 -3.02
许多新兴的生物传感应用 [1]、[2] 以及增强现实应用的人机界面 [3] 都依赖于巨磁电阻 (GMR) 传感器,因为它们具有良好的灵敏度和低 1/f 噪声。作为替代方案,隧道磁电阻 (TMR) 传感器由于其更高的磁阻 (MR) 比可以提供比 GMR 传感器更好的灵敏度。然而,如此高的 MR 比对接口电子设备提出了严格的要求,因为它们的基极电阻变化很大。这种变化会导致放大器输入端出现较大的电压偏移,从而减小放大器的动态范围,在最坏的情况下,如果不进行补偿,会导致前端饱和。消除放大器输入直流偏移的一个可能解决方案是使用斩波电容耦合仪表放大器 (CCIA) 与直流伺服环路 (DSL) [4],参见图 1a。然而,这种方法需要在放大器的输入参考电压噪声和 DSL 可以补偿的最大偏移之间进行权衡。更具体地说,可以通过增加 C DSL 来补偿更高的输入偏移,而这又会增加 CCIA 的输入参考电压噪声 [5]。作为一种替代方案,图 1b 显示了使用跨阻放大器 (TIA) 处理产生的电流 [2] 的可能性。在这种方案中,通常需要辅助电阻
电阻是衡量电流流过材料时遇到的阻力大小的一种量度。在某些材料中,这种阻力还取决于施加在材料上的磁化强度和方向。这种现象称为各向异性磁阻 (AMR)。1856 年,苏格兰物理学家开尔文勋爵通过对铁和镍等铁磁金属进行实验首次观察到了这种现象[1]。他发现,当磁力方向垂直于电流时,电阻减小,而当磁力方向一致时,电阻增大。AMR 的应用可以在自旋电子学中找到,这是一项固态技术,其中电子自旋可以被操纵以产生有用的特性。自旋电子学用于各种技术,例如车辆中的导航系统和用于数据存储的硬盘[2]。
摘要 — 肌磁图 (MMG) 是测量人体骨骼肌中由电活动产生的磁信号的方法。然而,目前开发的用于检测如此微小磁场的技术体积庞大、成本高昂,并且需要在温控环境下工作。开发一种小型化、低成本和室温磁传感器为加强这一研究领域提供了一条途径。在此,我们介绍了一种用于室温 MMG 应用的集成隧道磁阻 (TMR) 阵列。TMR 传感器采用低噪声模拟前端电路开发,以在高信噪比下检测未进行和进行平均的 MMG 信号。MMG 是通过使用肌电图 (EMG) 信号作为触发器对信号进行平均来实现的。观察到的幅度为 200 pT 和 30 pT,对应于手紧张和放松的周期,这与基于有限元法 (FEM) 的肌肉模拟一致,该法考虑了从观察点到磁场源的距离的影响。
本文提出了一种用于飞机应用的高速开关磁阻 (SR) 驱动器,以满足更多电动飞机 (MEA) 的需求,并证明了这种机器技术相对于其他技术(例如永磁同步发电机)的特殊优势。选择了适合高速直流配电网的电机和功率转换器的拓扑结构。首先,详细描述了通过 FEM 进行的发电机电磁设计,重点关注扭矩波动问题,并指出了一些改进方法,这些方法基于对定子和转子几何形状以及相位激活和停用角的迭代优化。然后,还分析了电力电子的设计,从仿真模型中获得所需的模块和冷却系统,使用最大和平均电流水平以及占空比。该模型是从发电机电磁设计发展而来的,并集成了控制策略,负责控制直流链路电压。还使用 FEM 分析和仿真模型的迭代程序来验证系统的热行为和机械行为。最后,讨论了完整电力驱动的集成,其标准是将系统保持在可用空间内并将温度保持在最高限值以下。飞机设备的应用对坚固性、低维护性、
摘要。本文介绍了旋转风扇、压缩机和涡轮叶片诊断的综合方法。关键的低速和高速旋转流体流动机械(风扇、蒸汽涡轮机和航空喷气发动机)面临机械损坏(由异物和侵蚀引起)、腐蚀和其他形式的材料疲劳(LCF、HCF、VHCF、TMF)的风险。叶片质量变化(沉积物的影响)和材料各向异性率导致模态特性变化,这些物体面临危险。为了监测叶片的实际运行状况和技术状态,采用了旋转叶片观察器方法(叶尖定时方法)。受监控的旋转叶片排和磁阻传感器的组合创建了一种编码器,其输出信号同时包含以下信息:- 由空气动力和质量力输入引起的叶片振动;- 瞬时转子转速;- 转子不平衡和振动;- 磁阻传感器与振动和旋转叶片的耦合条件。测量值是叶片到达固定观察者(安装在装配外壳上的磁阻传感器)的时间 (TOA)。TOA 受非周期性(瞬时理想转子转速)和周期性分量(叶片和转子振动)调制。TOA 的测量是通过频率法实现的,可用于典型的计数器卡和 AD/DA 转换器。利用记录(非均匀采样)数据的数值处理来分离 TOA
简介 磁传感器的发明已有 2000 多年的历史。市场对提高传感器性能、减小尺寸、与电子系统集成以及降低价格等各种需求推动了磁传感器技术的发展。根据对磁场感应范围的需求,磁传感器可大致分为三类:低场(小于 1 微高斯)、中场(1 微高斯至 10 高斯)和高场感应(10 高斯以上)[1]。低场传感器主要用于医疗应用和军事监视,例如超导量子干涉装置 (SQUID)、搜索线圈和光纤磁力仪。中场传感器适用于检测地球磁场,例如磁通门和磁感应磁力仪。大多数用于高场感应的工业传感器使用永磁体(偏置)作为检测磁场的源。磁传感器在生物技术中有着重要的应用。典型应用之一是感应生理功能产生的磁场,例如神经元信号和心脏信号。
简介 磁传感器的发明已有 2000 多年的历史。市场对提高传感器性能、减小传感器尺寸、与电子系统集成以及降低价格等各种需求推动了磁传感器技术的发展。根据对磁场感应范围的需求,磁传感器大致可分为三类:低场(小于 1 微高斯)、中场(1 微高斯至 10 高斯)和高场感应(10 高斯以上)[1]。低场传感器主要用于医疗应用和军事监视,例如超导量子干涉装置 (SQUID)、搜索线圈和光纤磁力仪。中场传感器适用于检测地球磁场,例如磁通门和磁感应磁力仪。大多数用于高场感应的工业传感器使用永磁体(偏置)作为检测磁场的源。磁传感器在生物技术中有着重要的应用。典型应用之一是感测生理功能产生的磁场,例如神经信号和心脏信号。与植入电极以拾取活体组织中的电压信号相比,通过检测磁场来监测生理信号可以实现非侵入性,从而避免手术和医疗过程中出现的问题。