磁性材料與創(chuàng)新：過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)

根據(jù)思科的年度互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，到 2023 年將有近 300 億臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（2018 年約為 184 億臺(tái)）。到 2023 年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備占整體的 50%（14.7B），而 2018 年為 33%（6.1B）。在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，僅磁傳感器在智能傳感器應(yīng)用中的占比就達(dá)到 10% 左右。此外，據(jù)預(yù)測(cè)，自 2016 年以來(lái)，磁傳感器市場(chǎng)將以每年 7% 的速度增長(zhǎng)，到 2022 年將達(dá)到約 25 億美元。這種增長(zhǎng)純粹可以帶來(lái)積極的經(jīng)濟(jì)和日常前景——前提是我們確保物聯(lián)網(wǎng)概念的組成部分是精確、安全且價(jià)格合理的。

在大多數(shù)行業(yè)、國(guó)家和全球經(jīng)濟(jì)體在 2021 年面臨的這樣一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的時(shí)期，公司正在尋找更快、更便宜的捷徑。他們中的一些人想建立自己的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，一些人只需要純粹的生存。在物聯(lián)網(wǎng)世界中，傳感器是必不可少的實(shí)體，它應(yīng)該提供接收正確信息的有效保險(xiǎn)。提供來(lái)自各種環(huán)境的物理數(shù)據(jù)的傳感器，以最快的方式現(xiàn)在是最明顯的選擇。

得益于傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)，全球不同社區(qū)、行業(yè)和文化環(huán)境已經(jīng)可以看到其活動(dòng)的安全性、效率和總體質(zhì)量大幅提高。這個(gè)概念完全融入了我們的日常生活（想想智能手表、智能家居解決方案、聯(lián)網(wǎng)汽車、越來(lái)越智能的手機(jī)等蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)），使得傳感器和傳感器技術(shù)變得小巧、通用, 并且盡其所能！

現(xiàn)在的磁性和傳感器

磁性和傳感器連接是工業(yè) 4.0 和物聯(lián)網(wǎng)中隱藏的寶石。

磁性傳感器傳統(tǒng)上以方向、通量、強(qiáng)度的形式檢測(cè)磁場(chǎng)。使用上述方法通過(guò)磁場(chǎng)收集的測(cè)量值可以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成測(cè)量設(shè)備，并在中等精度的應(yīng)用程序（即智能手機(jī)指南針）中實(shí)施。

他們通過(guò)提供集成在其上的各種對(duì)象的方向、位置、角度、旋轉(zhuǎn)的校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。最終，磁傳感器成為軍事應(yīng)用、醫(yī)療設(shè)備、汽車工業(yè)、機(jī)器人、一般工業(yè)測(cè)量等方面的有用測(cè)量工具。

未來(lái)常態(tài)的微小

目前，有不同類型的磁傳感器已生產(chǎn)并在大眾市場(chǎng)上可用，例如霍爾傳感器、超導(dǎo)量子干涉裝置 (SQUID)、磁通門傳感器、感應(yīng)磁力計(jì)、半導(dǎo)體磁電阻器、渦流傳感器、磁性編碼器、永磁線性非接觸式位移傳感器、簧片觸點(diǎn)等等。

然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)在日常生活和行業(yè)的普遍習(xí)慣中被廣泛采用——現(xiàn)在每個(gè)應(yīng)用都需要更小型、更不占空間且價(jià)格低廉的設(shè)計(jì)（即移動(dòng)電話、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)集成傳感器）。甚至冷戰(zhàn)后的 NASA在設(shè)計(jì)新衛(wèi)星時(shí)也采用了“更快、更好、更便宜”（FBC）的口號(hào)。

盡管尺寸和廉價(jià)設(shè)計(jì)是磁傳感器的基本品質(zhì)，但當(dāng)前可用技術(shù)還存在其他缺點(diǎn)，這增加了對(duì)未來(lái)傳感器的期望。

我們正在討論諸如外部磁場(chǎng)之類的力，它們會(huì)干擾和搖擺霍爾傳感器的電流測(cè)量，或者就此而言，溫度對(duì)電阻的影響，最終影響這些傳感器的靈敏度；或溫度/力阻力水平以及 MEMS 傳感器的總體價(jià)格；以及更多類似的情況，即傳感器的一個(gè)缺點(diǎn)無(wú)法用另一個(gè)傳感器解決。或者可以嗎？

應(yīng)用磁學(xué) 100 年和 25 年的密集科學(xué)努力使人們認(rèn)識(shí)到，通過(guò)使用現(xiàn)代物理現(xiàn)象和過(guò)程，現(xiàn)在可以開(kāi)發(fā)微型嵌入式傳感器并從更遠(yuǎn)的距離讀取測(cè)量量。

業(yè)界已經(jīng)確定了這種磁性傳感器物聯(lián)網(wǎng)獎(jiǎng)學(xué)金。一種融合磁性原理的傳感系統(tǒng)，不會(huì)影響尺寸、耐用性、成本，并克服外部磁場(chǎng)/電場(chǎng)、危險(xiǎn)、堿性、極端溫度環(huán)境的負(fù)面影響，增加了非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量等質(zhì)量；RVmagnetics MicroWire 傳感器。

MicroWire：它是如何工作的，它增加了哪些價(jià)值？

傳感器：這些玻璃涂層傳感器通常使用軟磁材料——這意味著它們很容易被磁化和消磁——但也使用具有磁致伸縮的金屬，這意味著它們?cè)谑艿酱艌?chǎng)的作用時(shí)會(huì)改變它們的形狀。感應(yīng)可以通過(guò)磁場(chǎng)從幾乎任何材料內(nèi)部發(fā)生。

MicroWire 傳感器測(cè)量沒(méi)有滯后（與霍爾傳感器不同），從測(cè)量原理來(lái)看它是線性的（見(jiàn)圖表）。

線性在最大范圍內(nèi)有效。由于 MicroWire 的響應(yīng)特性（無(wú)滯后/線性）適用于從非常低到非常高的場(chǎng)，因此幾乎可以將范圍調(diào)整為任何值。

此外，MicroWire 的磁響應(yīng)與溫度無(wú)關(guān)。

感應(yīng)：感應(yīng)是非接觸式的。值得一提的是，MicroWire 是一種無(wú)源元件，既沒(méi)有連線也沒(méi)有收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)本身是通過(guò)傳感頭和電子設(shè)備收集的。感應(yīng)頭由兩個(gè)銅線圈組成（勵(lì)磁線圈發(fā)出磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈“收集”當(dāng)?shù)匚锢憝h(huán)境中的 MicroWires 響應(yīng)）。

RVmagnetics 技術(shù)采用在兩個(gè)穩(wěn)定磁狀態(tài)之間切換來(lái)感測(cè)不同的參數(shù)。該技術(shù)方案允許分離不同參數(shù)的貢獻(xiàn)，并且開(kāi)關(guān)場(chǎng)取決于溫度、磁場(chǎng)、振動(dòng)、應(yīng)力、扭矩等。電流和其他物理量。

該數(shù)據(jù)收集在中央處理單元 (CPU) 上，該單元還充當(dāng) AD 轉(zhuǎn)換器。

看到這種技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)世界帶來(lái)的可能性令人興奮。當(dāng)然，還有人工智能、工業(yè)應(yīng)用、醫(yī)療技術(shù)和相關(guān)的未來(lái)。

比人的頭發(fā)還細(xì)的傳感器現(xiàn)在能夠同時(shí)對(duì)溫度、壓力、磁場(chǎng)、電流、濕度等物理量進(jìn)行“數(shù)據(jù)挖掘”。一種獨(dú)特的技術(shù)解決方案將開(kāi)關(guān)場(chǎng)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)時(shí)間，從而使測(cè)量變得更容易和更好：1 克金屬合金足以制造 10.000 個(gè)這樣的小傳感器，使其成為物聯(lián)網(wǎng)精英中更便宜的成員之一。

總而言之：這個(gè)微型傳感器管理實(shí)時(shí)無(wú)損測(cè)試，并通過(guò)以下品質(zhì)成為一個(gè)傳感器，填補(bǔ)其他傳感器的缺點(diǎn)：

MicroWire 傳感器測(cè)量沒(méi)有滯后，從測(cè)量原理來(lái)看是線性的。

外部磁場(chǎng)不會(huì)使 MicroWire 的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差

溫度對(duì) MicroWire 的電阻或靈敏度沒(méi)有影響

法律生產(chǎn)和日常成本（1 公斤合金可以以數(shù)百米/分鐘的速度生產(chǎn) 40,000 公里（~赤道上的地球周長(zhǎng)）的 MicroWire。）

引入幾乎任何材料而不會(huì)造成結(jié)構(gòu)缺陷/材料缺陷

靈敏度和頻率（即10.000次/秒的頻率）

將 MicroWire 嵌入電動(dòng)機(jī)、復(fù)合結(jié)構(gòu)、可充電電池或房屋的墻壁中，您就會(huì)成為工業(yè) 4.0 中的一個(gè)小家伙，讓事情變得更智能、更安全、更有效。

審核編輯 黃昊宇