1 磁传感器及其开展
磁传感器，就把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起灵敏元件磁功能的改变转化成电信号，以种方法来检测相应物理量的器材。其实出特点是能够非触摸丈量，检测信号简直不受被测物的影响，耐污染、噪声强，即便在很恶劣的环境条件下也能够牢靠地作业，坚固耐用，寿数。正因为如此，从防、航空航天到国民经济各个部门，从医疗卫生到类日常日子的诸多方面，都用到了这种传感器。
磁传感器以运用磁铁的攻略性作攻略针帆海为初步。这今后，作为感知磁场和磁通的元器材，相继开宣布勘探线圈，磁通门磁强计，半导体霍尔元件和磁电阻元件，铁磁薄膜各向异性磁电阻（AMR）元器材，还有运用块状铁氧体磁芯的应力传感器，运用热敏铁氧体磁芯的温度传感器，运用亚铁磁石榴石磁光效应的光纤电流传感器，高灵敏度超导量子干与器材（SQUID），等等。总归，磁传感器的品种甚多，更新换代频频。
磁传感器一般都是拼装在机器、设备内部来运用的。现代整机正敏捷向小型简洁、多功能、智能化方向开展，要求所用传感器即便对细小空间内物理量的改变也能够高灵敏度、高速度地做出呼应。即在传感器自身需求小型轻量化的一起，还迫切希望进步其作业速度、检测分辨率和灵敏度。
半导体大规模集成电路制作技能、微电子机械体系（MEMS）制作技能、微拼装技能的推广运用，磁性薄膜、非晶、多层膜、纳米磁性丝等新资料平和面线圈微磁器材制作工艺及表征手法的不断进步，为磁传感器的小型化、微型化奠定了牢靠的根底，运用各种新效应的许多新式高功能、小型化及微型化磁传感器正不断投放商场。前期上市的AMR薄膜灵敏元件和传感器，新近推出的GMI传感器、SI传感器、SV-GMR传感器，和行将实用化的薄膜磁通门磁强计、无线磁弹微型传感器阵列，便是其间的典型代表。
2 新式微型磁传感器
2.1 高灵敏度GMI和SI微型磁传感器
GMI磁传感器由低磁致弹性资料和CMOS集成电路构成，运用磁性资料的巨磁阻抗（GMI）效应作业。所谓GMI效应，便是给低磁致弹性非晶丝或许图形化薄膜元件加上高频（》10kHz）电流时，受外部磁场的效果，灵敏元件的磁导率和趋肤效应就随磁场改变，成果，电感和电阻即阻抗产生急剧改变的现象。1992年，名古屋大学教授毛利佳年雄等人最早报导了这一新效应［1］。他们在研讨中发现，用快淬富钴非晶丝，经过恰当处理后，其阻抗改变率（△Z/Z）可达100～300%。近来，V·Zhukova等人陈述，用成分为Co67Fe3.85Ni1.45B11.5Si14.5Mo1.7的非晶细丝，在最佳条件（金属核直径/丝总直径ρ=0.98，在频率f=10MHz，经过电流I=0.75mA）下，由磁场感生的（△Z/Z）max≈615%。［2］另据日本东北大学教授荒井贤一陈述，将铜导体（厚3μm，宽0.5mm）夹在非晶磁膜（Co73Si12B15合金：厚2μm，宽2mm，长10mm）中心，并在其间加上SiO2绝缘层，在元件长度方向施加直流外磁场和经过10MHz载波电流时，也能够得到大约600%的阻抗改变率和0.8%（A/m）的电压改变量。
GMI磁传感器实用化的要害，一是挑选适宜的磁性资料，二是针对详细运用选用恰当的电路体系。现在，日本Unitika股份有限公司已能够批量供给这种传感器用的丝材，它是把非晶合金CoFeSiB（λs=-10-7）冷拉成15～30μm直径，今后进行张力退火，在其表层感生出准确的圆周各向异性。也有将Co85Nb12Zr磁膜加工生长条形作传感器和用Co73Si12B15非晶磁膜与铜导体、SiO2绝缘层构成多层结构，做成外铁闭合磁路型传感器的。1997年，T·Kanno等人摸索到运用脉冲电流呼应磁阻抗效应的CMOSFET传感器电路；高分辨率线性传感器在传感器电子线路顶用负反馈回路，对高安稳开关型传感器则选用正反馈回路。日本爱知制钢公司于2001年用直径30μm长2mmCoFeSiB非晶丝开宣布可高密度制作的CMOS型磁阻抗传感器集成电路芯片，2002年又用φ20μm长1μmCoFeSiB非晶丝微机加工成CMOS型磁阻抗传感器集成电路芯片。证明可向商场供给低本钱大批量的GMI微型磁传感器产品。这种产品的首要功能指标列于表1，并向其他常用高功能磁传感器产品进行了比较。
2.2 SV-GMR传感器及其陈设
巨磁电阻（GMR）效应，开始是用厚度为数个原子层（数nm）的Fe/Cr多层膜，在4.2K加上1.6×107A/m磁场时发现的，［7］其电阻值的改变（△R/Ro，△R=R11-R1）高达46%，并且有AMR效应的单层金属膜最大才4～6%。1991年Parkin等人用Co/Cu多层膜，在室温下加磁场，使其电阻的改变到达了65%。可是，这种电阻改变所需的磁场太高，难以实用化。后来，改由易磁化自在磁性层（NiFe等）/铜间隔层/难磁化钉扎层（如Co）/反铁磁交流耦合层（FeMn等）组成的所谓SV-GMR结构元件，和CMOS集成电路结合，在高密度HDD机中首要被实践用作读出磁头，接着又开宣布实用型高灵敏度磁场传感器。现正在进行运用多个SV-GMR元件的微型磁传感器阵列开发。
2.3 薄膜磁通门磁强计
传统的磁通门磁强计，遍及用来丈量1nT～1mT的弱磁场，分辨率可到达0.1nT。它们在航天飞行器姿势操控，探矿、考古、空间磁场勘探和深潜探雷等军事活动中得到广泛的运用。
这种传统器材常用两个数厘米大的磁棒成磁环和多匝线圈构成。因而，很难小型化。此外，在运用进程顶用手调理，需独自校准，给操作带来不方便，本钱也高。为此，正在活跃开发磁性薄膜微型磁通门器材。
微型磁通门磁强计，系选用微电子技能，即用磁性薄膜、微机加工或规范平面工艺制成的励磁线圈与检测线圈制成。P·Ripka等人在硅基片上电镀上、下两层4μm的坡莫合金作磁芯，用3μm厚铝加工成的2个金属层被夹在坡莫合金层之间。用光刻工艺，使铝构成一个扁平励磁线圈和2个反串联的检测线圈；将坡莫合金膜光刻成4根长0.7mm长条，对称地放置在线圈两头，由它们组成励磁的两通道闭合磁路。整个器材相似一个双磁通门传感器，芯片尺寸只要2.5×4mm2。经查验，用脉冲励磁的噪声是20nTrms，磁滞在1mT以内，6mT磁场冲击引起的打火低于5μT。
3 运用及商场
新式磁传感器的开发和运用，已发明了巨大的经济、技能和社会效益，加快了工业主动化、办理集约化、办公主动化和家庭日子现代化的完结，加快了工业化社会向信息化社会改变的脚步。
在传统产业改造、资源探查及综合运用、环境保护、生物工程、交通智能化操控等各个方面，它们将发挥愈来愈重要的效果。
3.1 在传统产业改造中的运用及商场
据网上报导，1995年仅工业进程操控传感器的全球商场已到达260亿美元；2001年计算机HDD用SV-GMR磁头的商场超过了4000亿日元（约合34亿美元）。虽然有很多种电子传感器，例如电容式传感器、声表面波传感器等可为这些运用供给杰出的功能，可是这些渠道，在传感器和数据处理电子器材之间要用有形的接插件直接联接，或许在传感器和检测器之间需求准确校准与调整。若选用新式微型磁传感器，特别是无线无源（无电池）器材，则可省去这些费事。这样，既使操作更简洁，又进步了牢靠性，增长了器材寿数，降低了本钱。
运用新式磁传感器能够明显进步丈量和操控精度，如用前述的GMI磁场传感器，检测分辨率和常用磁通门磁强计相同，而呼应速度却快了一倍，耗费功率仅为后者的1%；若用霍尔器材，其分辨率仅4A/m，而所需外场比前者高300余倍；在应力检测中，SI传感器的灵敏度是常用电阻丝的2000倍高，是半导体应变规的20～40倍。工业机床的油压或气压汽缸活塞方位检测，广泛选用套在活塞杆上的永磁环和AMR元件组成的磁传感器，检测精度0.1mm，检测速度可在0～500mm/s内以凹凸速度改换；改用GMI或SV-GMR传感器后，丈量精度至少能够进步1个数量级。
数控机床、机器人及工厂主动化相关设备的方位检测、传输速度操控，现在仍很多运用光编码器。因为这种器材易受粉尘、油污和烟雾的影响，用在主动焊接、油漆机器人、纺织和钢铁、木材、塑料等的加工中，牢靠性极差。运用AMR、GMR、GMI灵敏元件构成的磁编码器，就不存在上述缺陷，因而，它们的商场需求年增长率在30%以上。微型磁编码器和操控微机一体化，有利于简化操控体系结构，削减元件数和占空体积，这在精细制作和加工业中含义非常严重。
各种精细、超精细线位移磁传感器已很多用于精细加工机床、专用机床、半导体制作设备和三维丈量设备。运用高灵敏度、高速呼应的磁敏元件的电流传感器、磁极方位传感器等，在各种电动机驱动、操控中担负着重要人物。在机床数控化年代，数字磁尺协助设计师们完结了闭环操控。运用肯定信号输出的磁尺不受噪声、电源电压动摇等搅扰，也不必原点复位。运用作业状况磁敏开关，还能够完结手动与数控之间的转化。
3.2 在环境监测中的运用
环境保护的条件是对各个环境数（温度、气压、大气成份、噪声。..。..。）的监测，这儿需求运用多种很多的传感器。选用前述的强磁致弹性非晶磁弹微型磁传感器，能够一起丈量真空或密闭空间的温度和气压，并且不必接插件，能够遥测和远距离拜访。在食物包装、环境科学实验等方面，运用远景宽广。
