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电子信息技术,新型电子元器件

本项目针对高性能机器人用磁传感芯片及绝对值磁编码器迫切的现实需求， 通过纳米磁性薄膜材料制备、磁传感芯片设计及微加工、进一步研制出了高精度绝对值磁编码器。AMR芯片设计方面：在单晶硅基片上制备了基于Ta(5)/NiFe(10)/Ta (3)和Ta(5)/MgO(4)/NiFe(10)/MgO(3)/Ta(3)（厚度：nm）多层膜（450 ℃退火）的磁性传感器原型器件。项目组测试了原型器件的电压信号输出响应曲线，发现具有MgO结构的薄膜材料其Sv值是*** %/Oe，明显高于Ta/NiFe/Ta的Sv值*** %/Oe。更重要的是，微加工成线宽为30 μm的磁传感元件后，Ta/NiFe/Ta磁场灵敏度只有*** mV/V/Oe, 而Ta/MgO/NiFe/MgO/Ta却高达*** mV/V/Oe。饱和场在4Oe左右, 磁滞小于*** Oe。同时完成了磁性传感器的噪音测试。测试结果表明，磁性传感器本底噪声为*** @1Hz。各向异性磁电阻磁传感芯片磁电阻和磁场灵敏度以及相关器件尺寸达到了项目的指标要求。

高精度绝对值磁编码器方面：研制了绝对值磁编码器系统，由外部高精度的增量式多对极单圈细分磁码道与内部游标原理的双圈绝对值磁码道相结合，成为伺服电机复合型磁码盘。内部双圈磁码道采用了一种基于游标原理的绝对位置角度解算方法，得到编码器的绝对角度位置；外部单圈磁码道采用的是128对高精度细分磁道，采用各向异性磁电阻传感器（AMR）作为检测元件，采用惠斯通电桥技术对磁场数据进行拾取，并采用了多路空间并联的惠斯通电桥磁传感器芯片及自增益补偿电路模块，以获得高精度的增量角度数据。最后通过数据融合得到高精度绝对值角度数据。测试表明此款磁绝对值编码器的精度为*** °，在温度范围-40 ℃~110 ℃环境中可以正常工作。进一步通过测试，绝对值磁编码器分辨率19位，达到项目指标要求。

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