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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:江昇祐
研究生(外文):JIANG, SHENG-YOU
論文名稱:檢測轉速及角度位置之平面式微磁通閘製作與分析
論文名稱(外文):Fabrication and Analysis of Planar Micro Fluxgate for Detection of Angular Speed and Position
指導教授:呂志誠鄭振宗鄭振宗引用關係
指導教授(外文):LU, CHIH-CHENGJENG, JEN-TZONG
口試委員:呂志誠鄭振宗王立民
口試委員(外文):LU, CHIH-CHENGJENG, JEN-TZONGWANG, LI-MIN
口試日期:2020-06-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機械工程系機電整合碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:微磁通閘角速度角度位置
外文關鍵詞:microfluxgateangular speedangular position
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本文研究平面微通量閘在角速度和位置檢測中的應用。磁通閘晶片採用標準的CMOS MEMS 0.18μm製程實現1.75 mm×1.75 mm平面線圈的集成。通過磁控濺鍍和濕蝕刻技術生產出放射形狀的磁芯,將其對準並附著到晶片上。研究不同激發電流和激發頻率下磁芯厚度和寬度對靈敏度和線性度的影響。藉由感測器的頻率響應的特點,將感測器安裝在自製的旋轉平台上,以最佳感應距離檢測角度位置和旋轉速度。實驗結果表示,靈敏度將隨磁芯寬度的增加而增加,有助於將速度測量範圍提升至6000 rpm以上。該結果對日後研究高靈敏度的微磁通閘磁場感測器,如轉速計、角度感測器等具有一定的價值。
This research paper discusses the application of the planar micro fluxgate for the detection of angular speed and position. The fluxgate chip incorporates a 1.75 mm × 1.75 mm planar coil implemented with a standard CMOS MEMS 0.18 μm process. A radial shape magnetic core is produced through magnetron sputtering and wet etching technology, and subsequently aligned and attached to the die. The influence of the core thickness and the width on the sensitivity and linearity are investigated under different excitation currents and excitation frequencies. The frequency responses of the sensor are characterized by mounting the sensor onto a homemaderotation stage for detection of angular position and rotation speed at an optimal sensing distance. The experimental results show that the sensitivity increases with the width of magnetic core, which will help enhance the speed measurement range to over 6000 rpm. The results should be valuable in the future development of high-sensitivity micro-flux magnetic field sensors for the applications such as tachometers and angle sensors.
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章序論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 3
1.3磁感測器用於速度及角度感測技術 4
1.3.1異向性磁阻(Anisotropic magnetoresistance,AMR) 4
1.3.2 巨磁阻(Giant Magnetoresistance,GMR) 5
1.3.3 穿遂磁阻(Tunnel Magnetoresistance,TMR) 6
1.3.4 霍爾感測器 (Hall sensor) 7
1.4文獻回顧 8
1.5論文架構 12
第二章感測器應用原理 13
2.1磁性材料特性 13
2.2磁芯材料性質 15
2.3磁通閘運作原理 16
第三章實驗方法與步驟 19
3.1設計流程 19
3.1.1設計概念 20
3.1.2平面式磁通閘設計 21
3.1.3 磁芯材料的選擇 23
3.2晶片後製程製作 24
3.2.1光罩設計 24
3.2.2濺鍍製作磁芯 26
3.2.4 濕式蝕刻製作磁芯 29
3.3應用於轉速、角度 32
3.4量測系統 33
第四章結果與討論 36
4.1 磁芯厚度之微通閘靈敏度比較 36
4.1.1 V-B曲線 39
4.1.2 正交度比較 44
4.1.3 雜訊比較 46
4.2磁芯寬度之微磁通閘靈敏度比較 47
4.2.1 V-B曲線 50
4.2.2 正交度比較 53
4.2.3 雜訊比較 55
4.3 Chip C之雙軸轉速量測 58
4.4單軸轉速量測 66
4.4.1 Chip B 之單軸轉速量測 67
4.4.2Chip C之單軸轉速量測 69
4.5雙軸角度位置偵測 74
第五章結論 77
5.1結論 77
5.2未來發展 78
參考文獻 79
附錄 81


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電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20250721)
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