磁场传感器的应用及市场调研报告

1、磁场传感器的应用及市场调研报告 姓名：张孟博 学号：1301190018 专业：13普本测控磁场传感器的应用及市场调研报告1. 磁场传感器 磁场传感器是可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的装置。自然界和人类社会生活的许多地方都存在磁场或与磁场相关的信息。利用人工设置的永久磁体产生的磁场， 可作为许多种信息的载体。因此，探测、采集、存储、转换、复现和监控各种磁场和磁场中承载的各种信息的任务，自然就落在磁场传感器身上。在当今的信息社会中，磁场传感器已成为信息技术和信息产业中不可缺少的基础元件。目前，人们已研制出利用各种物理、化学和生物效应的磁场传感器，并已在科研、生产和社会生活的各个方面得

2、到广泛应用，承担起探究种种信息的任务。早先的磁场传感器，是伴随测磁仪器的进步而逐步发展的。在众多的测磁方法中，大都将磁场信息变成电讯号进行测量。在测磁仪器中“探头”或“取样装置”就是磁场传感器。随着信息产业、工业自动化、交通运输、电力电子技术、办公自动化、家用电器、医疗仪器等等的飞速发展和电子计算机应用的普及，需用大量的传感器将需进行测量和控制的非电参量，转换成可与计算机兼容的讯号，作为它们的输入讯号，这就给磁场传感器的快速发展提供了机会，形成了相当可观的磁场传感器产业。2.磁场传感器分类介绍2.1薄膜磁致电阻传感器铁磁性物质在磁化过程中，它的电阻值沿磁化方向将增加，并达到饱和的现象称 为磁阻

3、效应。薄膜磁阻元件是利用薄膜工艺和微细加工技术，将NiPe。NiCo合金用真空蒸镇或溯射工艺沉积到硅片或铁氧体基片上，通过微细加工技术制成 一定形状的磁咀图形，形成三端式、四端式以及多端式器件。BMber结构桥式电路磁阻元件具有灵敏度高、工作频率特性好、温度稳定性好、结构简单、体积小 等特点。可制成高密度磁咀磁头、磁性编码器、磁阻位移传感器、磁阻电流传感器等。2.2磁阻敏感器物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钻、镍及其合金等强磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内磁化方向时，此类金属的电阻值将减小，这就是强磁金属的各向异

4、性磁阻效应。电涡流式传感器近年来，国内外正发展对建立在电涡流效应原理上的传感器，即电涡流式传感 器。这种传感器不但具有测量线性范围大、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响等优点，而且又具有无损、非接触测量的特点，目前正广泛 地应用于工业各部门中的位移、尺寸、厚度、振动、转速h压力、电导率、温度、波面等测量，以及探测全属材料和加工件表面裂纹及缺陷。2.3磁性液体加速度传感器磁性液体作为一种新型的纳米功能材料，一经问世便走到科学技术发展的前沿，目前科学家们已经将这种新型功能材料应用到广阔的领域中。以此为基础的磁性液体传感器技术也引起了国际技术领域广泛的关注。2.4磁性液体水平传感

5、器磁性液体传感器的研究与应用起源于美国。早在1983年美国新墨西哥州阿尔 帕克基应用技术公司就与美国空军签订了合同，美国新墨西哥州阿尔帕克基应用技术公司便开始研制基于磁性液体动力学原理（MHD）的主动式和被动式传感器。 磁性液体传感器应用领域很广，既可以应用到民用上，也可以应用到军工上，有其它传感器所代替不了的功能，正因如此，国外比较早的意识到开发磁性液体传感器 的意义，并且已开始了研究和生产，并将该种传感器应用到航空、航天、宇航站等尖端军事领域。美国、法国、德国、俄罗斯、日本和罗马尼亚等国家已开始利用磁 性液体来制作各种传感器。磁性液体水平传感器对控制机器人工作状态，使太阳能栅板保持朝向太阳

6、，使抛物天线持续朝向通讯系统中的人造卫星等方面有着重要的 应用。目前国外已研制出单轴、双轴、三轴等类型的磁性液体水平传感器，而我国有关磁性液体传感器的研究尚处于实验和探索阶段。3.磁场传感器的应用3.1汽车 汽车中应用的磁传感器数量越来越多，是磁传感器最大的市场，占据了磁传感应用市场大约70%以上的份额。它在汽车中主要被用于车速、倾角、角度、距离、接近、位置等参数检测以及导航、定位等方面的应用，比如车速测量、踏板位置、变速箱位置、电机旋转、助力扭矩测量、曲轴位置、倾角测量、电子导航、防抱死检测、泊车定位等等。图1 应用磁传感器在现代汽车3.2消费类电子产品 开关检测洗衣机或者冰箱的门是否关上了

7、，手机、笔记本是否合上盖子，数码相机镜头是否关上。主要应用：a）移动电话b）家用电器：洗衣机 洗衣机必须具备正反转和高低速旋转的功能，这就要用MR（磁致电阻效应）或霍尔元件检测和控制电动机的转速和方向。c）个人电子产品：移动硬盘d）游戏产品：电子玩具、电子罗盘等3.3工业智能控制和自动化数控机床、机器人、工厂自动化相关设备的位置检测，传输速度控制、磁盘、打印机、通信设备的旋转量的检测控制中，编码器是不可少的组成部件，市场年增长率为20%30%。使用MR 元件、霍尔元件和半导体磁敏电阻元件信号读出的磁编码器，检测的对象是光磁图形，不受油污、粉尘的影响，因此比最先进的光编码器的可靠性高、寿命长，尤

8、其适合于自动焊接，钢铁位置检测，以及各种金属、木材、塑料等加工行业的应用，在传统行业改造中发挥重要作用。4. 市场数据4.1数据表1 iSuppli 公司预测磁传感器市场和出货量年份市场/亿美元出货量/亿颗年增长率主要应用2009年8.212813%航空航天、汽车、工业、消费2013年13.6504.2汽车 汽车中应用的磁传感器数量越来越多，是磁传感器最大的市场，占据了磁传感应用市场大约70%以上的份额。据iSuppli 分析师RichardDixon 分析，仅在汽车车身应用方面，一辆车使用的磁性传感器与开关平均数量，就将从2008 年的6.7 颗，增加到2013 年的9.4 颗。中国汽车市场

9、在2009 年逆市增长，产销量超过千万台，这无疑对推动磁传感器的发展起到了很大的促进作用。微开半导体公司中国市场相关负责人告诉记者，2009 年和2010 年霍尔传感器在汽车市场确实增长很快，他们对2011 年霍尔传感器在汽车市场的发展也非常看好。4.3手机据市调机构iSuppli 的研究报告，仅用于手机的MEMS 数字罗盘市场将从2008 年的800万件增长到2013 年的5.4 亿件，年复合增长率（CAGR）高达129%。在此期间，手机数字罗盘元件的收入将从800 万美元增长到3.25 亿美元，年复合增长率（CAGR）高达110%。表2 用于手机的MEMS 数字罗盘市场（iSuppli 的

10、研究报告）年份出货量/亿件年复合增长率市场/亿美元年复合增长率20090.8129%0.8110%20135.43.255.主要制造商美国Honeywell 公司、Asahi Kasei Microsystems(日本旭化成电子材料元件株式会社)、日本东芝、美国Allegro Microsystems、德国Micronas（微开半导体）日本SONY 公司都是磁场传感器芯片的主要供货商。微磁传感器的发展在国内还相对落后很多。国外公司在磁传感器方面已申请多项专利，形成对我国MEMS 磁传感器发展的专利壁垒。5.1 美新美新公司开发的新型MEMS 磁性传感器，性能达到并部分超过国际先进水平，打破了国

11、际跨国大公司的技术壁垒，填补国内空白。同时项目的实施将大大提高我国MEMS 技术发展，增加电子信息产品国际竞争力。美新磁传感器元件根据磁阻原理设计，属于AMR（各项异性磁阻）类型，有MMC212 MN和MMC314 MS 两类产品，分别为双轴型和三轴型的。应用领域: 电子罗盘、GPS 导航、机动车探测、方向识别等。美新自主开发三轴磁传感器封装技术。传统IC 封装工艺以表面贴装为主，无法满足传感器在Z 方向的磁场感应。美新设计了新型三轴传感器封装工艺，在柔性基板表面对多芯片进行倒装焊，之后将Z 轴折弯至竖直，使得美新三轴磁传感器能够有效探测X、Y、Z 三个方向的磁场变化。新型磁传感器采用低成本的

12、塑封结构，市场定位于消费类电子产品，具有很强的价格优势。5.2 Asahi Kasei Microsystems（日本旭化成电子材料元件株式会社）市场分布：移动电话、数码相机和笔记本电脑方面主导市场AKM 在研制用于便携式设备的电子指南针方面居于全世界领先的地位。该公司生产的AK8970，作为世界首创的用于移动电话的三轴电子指南针，于2003 财政年度开始批量投放市场。这种型号和后来的AK8970N，已在全世界用于生产超过15 种型号的电话。2007 年3 月19 日，成功地完成了AK8973S 的研制，是世界上最小最薄的三轴电子指南针，封装件只有2.5 x 2.5 x 0.5 毫米，相当于一

13、块芯片那么小。之所以有可能把尺寸做得这么小，是因为把硅单片霍尔元件与放大器和逻辑电路都做在单片芯片上面。据预计，AK8973S 数码接口的用途包括移动电话的行人导航系统，个人导航装置，以及电视游戏控制器的动作输入装置。5.3 Allegro Microsystems美国主要产品就两类：电源管理集成电路和霍尔效应传感器IC。服务于汽车、通讯、计算机/办公自动化、消费和工业市场中的高增长应用。市场上消费类电子（个人电脑、笔记本或者数码相机）中使用的廉价的开关使用的磁传感器基本都是有AKM 和Allegro Microsystems 两家提供的。面向汽车市场，Allegro 可编程线性传感器系列新增

14、一员（A1386 等），旨在为需要尽对定位感应的应用提供灵活、高度精确的定位。该器件凭借其双操纵模式(正常模式及低功耗模式)的特点在市场中别具一格。在正常操纵模式下，Allegro 的A1386 作为带有成比例输出的高度精确、用户可编程线性传感器运行。在低功耗模式下，器件实际上断开一些内部组件以降低功耗。在降低功耗时，器件的精确度也有所降低，但仍可作为地区指示器(旋转环形磁体的北极或南极)。5.4 Micronas（微开半导体）Micronas 是德国公司，是一家主要为工业电子以及汽车行业消费者提供先进的专业化半导体服务的独立供应商。主要供应霍尔器件、微控制器和气体检测传感器，其中霍尔器件中包

15、括开关、线性、角度、电流四类传感器。其产品将霍尔元件和IC 高度集成，同时供应可编程和不可编程的两类。Hall8802008 年，推出可编程线性Hall 传感器，Hall880 是对Micronas 公司推出的可编程线性霍尔传感器Hall 8xy 系列产品的一个补充。Hall880 采用数字技术，能够提供卓越的传感器性能，同时提供一个线性模拟输出，并能与现有的传感器设计兼容。由于Hall880是基于Micronas 公司霍尔效应传感器的建筑模块，因此系统设计者以往运用Hall 8xy 系列产品进行设计时的诀窍，在新设计中依然适用。因此设计人员不用花多少钱，就可以建立自定义校准传感器组件。采用D