KR100441779B1 - Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same - Google Patents
Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100441779B1 KR100441779B1 KR10-2001-0000317A KR20010000317A KR100441779B1 KR 100441779 B1 KR100441779 B1 KR 100441779B1 KR 20010000317 A KR20010000317 A KR 20010000317A KR 100441779 B1 KR100441779 B1 KR 100441779B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnetoresistance
- vibration sensor
- vibration
- sensor
- mno
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/02—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by magnetic means, e.g. reluctance
- G01H11/04—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by magnetic means, e.g. reluctance using magnetostrictive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
Abstract
본 발명은 초거대자기저항 재료인 페롭스카이트 La(Sr, Pb, Ba)MnO3망간 산화물 박막을 이용한 자기저항형(magnetoresistance-type) 진동센서 및 이를 이용한 진동 측정 방법에 관한 것으로, 반도체 제조 공정으로 구현 가능한 기판 상에 강자성 전이온도(Ferromagnetic Transition Temperature ; TC)가 상온보다 높은 다결정체 페롭스카이트 망간 산화물을 일정 두께로 증착하여 외부의 영구자석에 의해 발생되는 자기장의 인가 여부 및 세기에 따라 전기저항이 변화하도록 구성되며, 자기저항 변화 효과를 진동 검출의 센싱 원리로 이용한다.The present invention relates to a magnetoresistance-type vibration sensor using a perovskite La (Sr, Pb, Ba) MnO 3 manganese oxide thin film, which is an ultra-high magnetoresistance material, and a vibration measuring method using the same. According to the application and intensity of magnetic field generated by the external permanent magnet by depositing a polycrystalline perovskite manganese oxide having a ferromagnetic transition temperature (T C ) higher than room temperature to a certain thickness on a substrate that can be implemented as The electrical resistance is configured to change, and the effect of changing the magnetoresistance is used as a sensing principle of vibration detection.
Description
본 발명은 자기저항형 진동센서 및 이를 이용한 진동 측정 방법에 관한 것으로, 특히, 초거대자기저항(Colossal Magnetoresistance; CMR) 물질을 이용하며, 영구자석에 의해 발생되는 자기장의 세기에 따라 전기저항이 변화하도록 하는 자기저항 변화 효과를 진동 검출의 센싱 원리로 이용한 자기저항형 진동센서 및 이를 이용한 진동 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetoresistive vibration sensor and a vibration measuring method using the same, in particular, using a colossal magnetoresistance (CMR) material, the electrical resistance changes according to the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet The present invention relates to a magnetoresistive vibration sensor using a magnetoresistance change effect as a sensing principle of vibration detection, and a vibration measuring method using the same.
현대 산업의 추세는 대형화, 자동화 및 전자화에 의한 신뢰성을 바탕으로 생산 설비를 도입하고 있으며, 현대 과학의 발전에 따라서 측정장비의 고정밀화를 통한 신뢰성 있는 측정 데이터의 도출은 필수적이라 할 수 있다. 이러한 신뢰성 확보를 위하여 각종 생산설비 및 측정 장비에서 발생되어지는 진동신호를 진동센서를 통하여 검출하고, 이를 이용하여 정상적인 진동범위를 벗어나는 경우를 검출하여 설비의 상태 및 측정 장비의 상태 등을 예측하기 위해 여러 산업 및 과학연구 분야에서 진동계측에 대한 관심이 증대되고 있다.The trend of the modern industry is to introduce production facilities based on the reliability of large size, automation, and electronics, and it is essential to derive reliable measurement data through the high precision of measuring equipment according to the development of modern science. In order to secure such reliability, vibration signals generated from various production facilities and measuring equipments are detected through vibration sensors, and by using them to detect cases outside the normal vibration range, and to predict the status of the equipment and the status of the measuring equipment. There is a growing interest in vibration measurement in many industrial and scientific fields.
어느 물체가 기준 위치에 대하여 반복 운동을 할 때 그 물체는 진동을 한다고 한다. 진동의 검출은 운동법칙에 의해 인가된 힘에 의하여 이루어지지만, 그 힘이라는 기계량을 전기량으로 변화하는 방식에 따라서 압전형, 서보형 및 스트레인 게이지형등이 있으나, 현재 압전형 진동센서 [대한민국 특허; 출원번호 20-1995-0028861(1995.10.14), 공개번호 실1977-0019083(1997. 05. 26)]가 가장 널리 보급되어 있다. 일반적으로 압전형 진동센서는 압전소자에 가해진 외력에 의해 변위가 발생되고 그 변위에 의해 전하가 발생되는 압전효과를 이용한 것으로, 센서에 가해지는 힘의 크기에 비례하여 전기량을 얻게된다. 진동의 검출을 위하여 진동센서는 측정 또는 적용하고자하는 대상물에 부착되어 측정신호를 발생하고, 발생된 측정신호는 출력앰프를 통하여 증폭된 후 외부의 전기회로로 전송되어 인식되게 된다. 따라서 핵심 소자인 압전 소자 뿐만 아니라 센서 전체의 구동 회로가 복잡할 뿐만 아니라 측정시 정전용량의 검출을 위해서는 출력 앰프 등의 부가적 회로가 함께 구성되어야 하므로 별도의 검출회로가 필요하다는 단점이 있다. 그러므로 진동 계측 분야에서 센서의 고감도, 저가격 등의 요건을 해결하기 위해서는 종래의 압전 소자를 이용한 정전 용량 검출법의 단점을 극복할 수 있는 새로운 구동 원리를 갖는 센서의 개발이 필요하다.When an object makes a repetitive motion about a reference position, the object vibrates. Vibration is detected by a force applied by the law of motion, but there are piezoelectric, servo, and strain gauge types according to the method of changing the mechanical quantity of the force into an electric quantity. Currently, piezoelectric vibration sensors [Korea Patent; Application No. 20-1995-0028861 (October 14, 1995) and Publication No. 1977-0019083 (1997. 05. 26). In general, the piezoelectric vibration sensor uses a piezoelectric effect in which displacement is generated by an external force applied to the piezoelectric element and electric charges are generated by the displacement, thereby obtaining an electric quantity in proportion to the magnitude of the force applied to the sensor. In order to detect vibration, the vibration sensor is attached to an object to be measured or applied to generate a measurement signal, and the generated measurement signal is amplified through an output amplifier and transmitted to an external electric circuit to be recognized. Therefore, not only the piezoelectric element, which is a core element, but also the driving circuit of the entire sensor is not only complicated, but an additional circuit such as an output amplifier must be configured to detect capacitance during measurement, and thus a separate detection circuit is required. Therefore, in order to solve the high sensitivity, low cost, etc. of the sensor in the field of vibration measurement, it is necessary to develop a sensor having a new driving principle that can overcome the disadvantages of the conventional capacitive detection method using a piezoelectric element.
본 발명은 진동센서 제조에 있어서 종래의 반도체 제조 공정으로 구현이 가능하고, 구동회로 및 검출회로가 단순한 저가의 고감도 진동센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can be implemented in a conventional semiconductor manufacturing process in the manufacture of a vibration sensor, an object of the present invention is to provide a low-cost high-sensitivity vibration sensor simple drive circuit and detection circuit.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서는 센서모체에 부착된 영구자석과, 센서모체에 고정된 고탄성 진동판과, 고탄성 진동판에 의해 상기 영구자석의 한쪽 극으로부터 일정 거리 떨어진 지점에 위치하도록 지지되는 초거대자기저항 물질과, 초거대자기저항 물질의 자기저항 변화를 측정할 수 있도록 부착된 검출 전극을 포함하여 이루어지며, 초거대자기저항 물질이 외부로부터 인가된 힘에 의해 진동하면 초거대자기저항 물질과 영구자석간에 발생된 자기장 축의 거리가 변화되고, 거리 변화에 따른 자속밀도의 변화에 의해 초거대자기저항 물질의 자기저항이 변화되면 전극을 통해 전기적 신호가 출력되도록 구성된 것을 특징으로 한다.The magnetoresistive vibration sensor according to the present invention for achieving the above object is a point away from one pole of the permanent magnet by a permanent magnet attached to the sensor matrix, a high elastic diaphragm fixed to the sensor matrix, and a high elastic diaphragm And a detection electrode attached to measure a change in the magnetoresistance of the ultra giant magnetoresistance material, which is supported to be positioned at a position where the ultra giant magnetoresistance material is vibrated by a force applied from the outside. In this case, the distance between the magnetic field axis generated between the supermagnet and the permanent magnet is changed, and when the magnetoresistance of the supermagnet is changed by the change of magnetic flux density according to the distance change, the electrical signal is output through the electrode. It features.
또한, 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서를 이용한 진동 측정 방법은 센서모체에 고정된 고탄성 진동판에 의해 지지되는 초거대자기저항 물질이 외부로부터 인가된 힘에 의하여 진동하면 초거대자기저항 물질과 센서모체에 부착된 영구자석간에 발생된 자기장 축의 거리가 변화되고, 거리 변화에 따른 자속밀도의 변화에 의해 초거대자기저항 물질의 자기저항이 변화되면 전극을 통해 전기적 신호가 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vibration measuring method using a magnetoresistive vibration sensor according to the present invention, if the ultra-magnetism resistance material supported by the high elastic diaphragm fixed to the sensor matrix vibrates by the force applied from the outside, the ultra-magnetism resistance material and the sensor When the distance of the magnetic field axis generated between the permanent magnets attached to the mother is changed, and the magnetoresistance of the super-magnetism resistance material is changed by the change of magnetic flux density according to the distance change, the electric signal is output through the electrode. .
도 1은 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서를 설명하기 위한 구조도.1 is a structural diagram for explaining a magnetoresistive vibration sensor according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서로 동작하는 다결정 페롭스카이트 망간 산화물 박막의 외부 인가 자장에 따른 자기저항 특성 곡선.2 is a magnetoresistance characteristic curve according to an externally applied magnetic field of a polycrystalline perovskite manganese oxide thin film operating as a magnetoresistive vibration sensor according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
1 : 초거대 자기저항 물질 2 : 검출 전극1: super giant magnetoresistance material 2: detection electrode
3 : 고탄성 진동판 4 : 영구자석3: high elastic diaphragm 4: permanent magnet
5 : 센서모체 6 : 측정 대상물5: sensor matrix 6: measuring object
7 : 영구자석에 의한 자기장 8 : 진동판 고정 나사7: magnetic field by permanent magnet 8: diaphragm fixing screw
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
자기저항 변화 효과란 재료가 외부의 인가 자기장에 노출되었을 때 재료의 전기저항이 변화하는 현상을 말하고 있다. 자기저항 효과의 기원은 원자의 스핀-궤도 결합에 있으며, 자기장의 영향에 의하여 원자핵 주위의 전자분포가 변화되어 전도전자의 산란 양이 달라져 생기게 된다. 일반적으로 자기저항비(magnetoresistance ratio; MR)는 MR = [(R(0)-R(H))/R(0)] x 100 형태로 그 효과의 크기를 나타내는데, 여기서 R(0)는 자기장이 인가되지 않았을 경우의 재료의 전기저항을 나타내고, R(H)는 외부 자기장이 인가된 경우 재료의 전기저항을 나타내고 있다. 90년대 초 La-Ca-MnO3페롭스카이트 망간 산화물 재료에서 MR = 105% 이상의 자기저항 변화율이 나타남이 보고되어(Jin et al. Science, 264,pp413, 1994) 이를 초거대 자기저항 현상(colossal magnetoresistance; CMR)이라 부르고 있다. 그러나 페롭스카이트 구조를 갖는 망간계 산화물의 자기저항 특성은 상온에서 자기저항 변화비가 미미하고, 외부에서 수 Tesla 이상의 큰 자기장을 인가하여야만 CMR 특성이 나타나 실용화를 위해서는 극복하여야 할 과제로 남아 있다. 이러한 페롭스카이트 망간계 산화물의 자기저항변화 현상 중에 낮은 인가자장하에서 급격하게 전기저항이 변화하는 현상이 발견되었으며( H.Y. Hwang et al. Phys. Rev. Lett. 77, pp2041, 1994), 이는 다결정 재료가 갖는 고유의 입계(Grain boundary)에 의한 영향이라는 연구결과가 도출되어 이들 재료의 실용화에 기대가 모아지고 있다. 이러한 실용화 연구 중 하나는 이들 페롭스카이트 구조의 망간계 산화물을 기존의 거대자기저항 (giant magnetoresistance; GMR) 구조 즉 강자성 금속층/비자성층/강자성 금속층의 3층 sandwich 구조에 대치하고자 하는 것이다. 즉, Fe, NiFe등의 강자성 금속층을 페롭스카이트 망간계 산화물로 대치하고, 이들 다결정 페롭스카이트 망간계 산화물 자체의 입계를 비자성층의 역할로 수행되도록 하는 단층 박막 구조로 제조하고자 하는 것이다. 이러한 단층 박막 구조는 GMR 구조의 복잡한 3층 다층 박막 구조에서 나타나는 자기저항 변화율 보다 비록 작은 자기저항 변화율을 나타내지만, 소자의 제조 측면에서 공정의 단순화를 이룰 수 있다.The magnetoresistance change effect refers to a phenomenon in which the electrical resistance of a material changes when the material is exposed to an externally applied magnetic field. The origin of the magnetoresistance effect is the spin-orbital bond of atoms, and the distribution of electrons around the nucleus is changed by the influence of the magnetic field, resulting in a change in the amount of scattering of conduction electrons. In general, the magnetoresistance ratio (MR) represents the magnitude of the effect in the form MR = [(R (0) -R (H)) / R (0)] x 100, where R (0) is the magnetic field This indicates the electrical resistance of the material when it is not applied, and R (H) shows the electrical resistance of the material when an external magnetic field is applied. La-Ca-MnO 3 perovskite manganese oxide materials in the early 90's have been reported to exhibit a magnetoresistance change rate of MR = 10 5 % or more (Jin et al. Science, 264, pp413, 1994). It is called colossal magnetoresistance (CMR). However, the magnetoresistance characteristics of the manganese oxide having a perovskite structure have a small magnetoresistance change ratio at room temperature, and CMR characteristics appear only when a large magnetic field of several Tesla or more is applied from the outside. During the change of the magnetoresistance of the perovskite manganese oxide, a phenomenon in which the electrical resistance changes abruptly under a low applied magnetic field has been found (HY Hwang et al. Phys. Rev. Lett. 77, pp2041, 1994). The results of the study show that the effect of the inherent grain boundary has been derived, and the expectation is expected for the practical use of these materials. One of these practical studies is to replace the manganese oxides of these perovskite structures with the conventional magnetoresistance (GMR) structure, that is, three-layer sandwich structure of ferromagnetic metal layer, nonmagnetic layer and ferromagnetic metal layer. In other words, the ferromagnetic metal layers such as Fe and NiFe are replaced with perovskite manganese oxides, and the grain boundaries of the polycrystalline perovskite manganese oxides themselves are to be produced as a single layer thin film structure. This single layer thin film structure has a smaller magnetoresistance change rate than that of the complex three layer multilayer thin film structure of the GMR structure, but can simplify the process in terms of device fabrication.
또한, GMR 다층박막에서의 자기저항 변화 특성은 중간층으로 삽입되는 극히 얇은(약 2-5 Å) 두께의 비자성층 표면 특성에 의하여 큰 영향을 받으므로 비자성층의 제조에 큰 문제점을 가지고 있으나, 단층 박막의 경우 이러한 문제점을 해결할 수 있는 이점을 가진다. 페롭스카이트 망간계 산화물을 이용하는 가장 큰 이점인 거대한 자기저항 변화를 나타내기 위해서는 전자 스핀 분극이 커야 하는데, 이들 재료들은 위 방향 스핀과 아랫방향 스핀의 분극이 거의 100 %로써, 종래의 GMR 다층 박막구조에 사용되는 Fe(~44%), Co(~34%), Ni(~11%), Gd(~4.3%) 보다 크기 때문에 이론상으로 이들 재료에서 자기저항 변화비가 무한대 값을 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, the magnetoresistance change characteristic of the GMR multilayer thin film is greatly influenced by the extremely thin (about 2-5 약) thickness of the nonmagnetic layer surface characteristic inserted into the intermediate layer, but has a great problem in the production of the nonmagnetic layer. In the case of a thin film has the advantage that can solve this problem. In order to show the huge magnetoresistance change, the biggest advantage of using perovskite manganese oxide, the electron spin polarization needs to be large. These materials have almost 100% polarization of the up and down spin, which is a conventional GMR multilayer thin film. It is theoretically higher than the Fe (~ 44%), Co (~ 34%), Ni (~ 11%), and Gd (~ 4.3%) used in the structure. There is this.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 페롭스카이트 망간계 산화물의 초거대자기저항 효과를 진동 측정에 이용하고자 한다.Therefore, the present invention intends to use the supergiant magnetoresistive effect of the perovskite manganese oxide as described above for vibration measurement.
도 1은 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서를 설명하기 위한 구조도이다.1 is a structural diagram illustrating a magnetoresistive vibration sensor according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서는, 센서모체(5)에 부착된 영구자석(4)과, 상기 센서모체(5)에 진동판 고정나사(8)로 부착된 고탄성 진동판(3)과, 상기 영구 자석(4)의 한쪽 극으로부터 일정 거리 떨어진 지점에 위치하도록 상기 고탄성 진동판(3)에 의해 지지되는 초거대자기저항 물질(1)과, 상기 초거대자기저항 물질(1) 상부에 자기저항을 측정할 수 있도록 형성된 검출 전극(2)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the magnetoresistive vibration sensor according to the present invention includes a permanent magnet 4 attached to the sensor matrix 5 and a high elasticity attached to the sensor matrix 5 by a diaphragm fixing screw 8. A diaphragm 3, a superelastic magnetoresistive material 1 supported by the high elastic diaphragm 3 so as to be positioned at a distance from one pole of the permanent magnet 4, and the superelastic magnetoresistive material ( 1) It consists of the detection electrode 2 formed in the upper part so that a magnetoresistance can be measured.
상기 초거대자기저항 물질(1)은 상기 센서 모체(5)의 측면, 상부면 또는 하부면에 선택적으로 고정될 수 있으며, 상기 검출 전극(2)은 전류를 공급하기 위한 입력부와 전압을 검출하기 위한 출력부로 이루어진다.The super giant magnetoresistance material 1 may be selectively fixed to the side, top or bottom surface of the sensor matrix 5, the detection electrode 2 is to detect the input and voltage for supplying current It consists of an output for.
상기 초거대자기저항 물질(1)로는 La-Sr-MnO3, La-Pb-MnO3및 La-Ba-MnO3등과 같이 페롭스카이트 구조를 갖는 망간 산화물로써 강자성전이온도(Ferromagnetic Transition Temperature ; TC)가 상온보다 높은 다결정체 페롭스카이트 망간 산화물을 사용한다. 또한 상기 초거대자기저항 물질(1)은 벌크(bulk) 물질 자체를 그대로 사용하여도 무방하나, 진동센서의 고기능 및 고정밀도를 위하여 현재의 반도체 제조 공정으로 구현 가능한 초미세 입계를 갖는 단층 박막을 이용한다. 즉, 산화층(SiO2)이 형성되거나 형성되지 않은 실리콘(Si) 등의 다결정체 기판 상에 상기 초거대자기저항 물질(1)을 증착하되, 졸-겔법 및 RF 마그네트론 스퍼터링 증착법을 사용하여 500 내지 2000Å 두께로 단층 박막을 제조한다.The ultra-magnetism-resistant material (1) is a manganese oxide having a perovskite structure such as La-Sr-MnO 3 , La-Pb-MnO 3 , La-Ba-MnO 3, and the like, and has a ferromagnetic transition temperature (T). Polycrystalline perovskite manganese oxide of which C ) is higher than room temperature is used. In addition, the ultra-magnet-resistive material (1) may use a bulk material itself, but a single layer thin film having ultra-fine grain boundaries that can be implemented by the current semiconductor manufacturing process for high function and high precision of the vibration sensor. I use it. That is, while depositing the ultra-high magnetoresistive material 1 on a polycrystalline substrate such as silicon (Si), with or without an oxide layer (SiO 2 ), 500 to 500 by using a sol-gel method and an RF magnetron sputtering deposition method. A monolayer thin film is prepared to a thickness of 2000 microseconds.
진동의 측정에 있어서, 진동 측정 대상물(6)로부터 전달되어지는 진동이 고탄성 진동판(3)을 통하여 상기 초거대자기저항 물질(1)로 전달되면 센서 모체(5)에 부착된 영구자석(4)으로부터 발생되는 자기장 축과 상기 초거대자기저항 물질(1) 사이의 거리가 변하게 된다. 즉, 고탄성 진동판(3)으로부터 전달되어지는 진동에 의하여 초거대자기저항 물질(1)은 임의 기준위치에서 반복 진동을 하게 되어 센서 소자의 위치 변화가 나타나게 된다. 이러한 위치 변화는 영구자석(4)으로부터 발생되어 초거대자기저항 물질(1)에 인가 되는 자기장의 세기를 변화시키는 요인이 되고, 이러한 자속 밀도의 변화는 초거대자기저항 물질(1)의 자기저항 값을 변화시키게 되므로 이를 검출 전극(2)을 통하여 전기적 신호로 출력되도록 하므로써 진동의 크기 측정이 이루어진다. 전기적 신호의 측정은 상기 검출 전극(2)의 입력부(도시 안됨)를 통하여 일정 방향으로 수 mA의 전류를 인가하고 출력부(도시 안됨)의 양단에서 전압을 측정하여 저항 변화와 자기저항 변화율을 측정하는 것으로 이루어 진다. 자기장의 변화에 따라 발생되어지는 출력 전압은 ΔV = IΔR의 관계를 가지며, 이때, 자기저항 변화율은 다음의 수학식 1과 같이 얻게 된다.In the measurement of vibration, when the vibration transmitted from the vibration measuring object 6 is transmitted to the ultra-large magnetoresistance material 1 through the high elastic diaphragm 3, the permanent magnet 4 attached to the sensor matrix 5 The distance between the magnetic field axis and the ultra-large magnetoresistance material 1 generated from is changed. That is, by the vibration transmitted from the high elastic diaphragm 3, the super-magnet magnetoresistive material 1 vibrates repeatedly at an arbitrary reference position, thereby causing a change in position of the sensor element. This change in position is a factor that changes the intensity of the magnetic field generated from the permanent magnet (4) applied to the super-magnetism resistance material (1), the change in magnetic flux density is the magnetoresistance of the super-magnetism resistance material (1) Since the value is changed, the magnitude of vibration is measured by outputting it as an electrical signal through the detection electrode 2. The electrical signal is measured by applying a current of several mA in a predetermined direction through an input part (not shown) of the detection electrode 2 and measuring a voltage at both ends of the output part (not shown) to measure the resistance change and the magnetoresistance change rate. It is done by doing. The output voltage generated according to the change of the magnetic field has a relationship of ΔV = IΔR, wherein the rate of change of the magnetoresistance is obtained as in Equation 1 below.
여기서, RP0는 산화물 센서소자가 진동이 없는 임의 기준위치에서의 저항값을, RP1은 산화물 센서소자가 진동에 의한 위치변화가 발생한 위치에서의 저항값을 나타낸다.Here, R P0 denotes a resistance value at an arbitrary reference position where the oxide sensor element is free of vibration, and R P1 denotes a resistance value at a position where the oxide sensor element is changed in position due to vibration.
도 2는 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서로 동작하는 다결정 페롭스카이트 망간 산화물 박막의 외부 인가 자장에 따른 자기저항 특성 곡선이다.2 is a magnetoresistance characteristic curve according to an externally applied magnetic field of a polycrystalline perovskite manganese oxide thin film operating as a magnetoresistive vibration sensor according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 다결정체 La(Sr, Pb, Ba)MnO3페롭스카이트 망간계 산화물 초거대 자기저항 재료는 상온에서 500 Oe의 외부자기장이 인가되는 경우 최대 0.6 %의 자기저항 변화율을 나타내게 된다. 따라서 본 발명의 목적에 부합하는 진동센서로서 고감도의 출력 신호를 발생할 수 있다.As shown in FIG. 2, the polycrystalline La (Sr, Pb, Ba) MnO 3 perovskite manganese oxide supergiant magnetoresistance material exhibits a maximum resistivity change of 0.6% when an external magnetic field of 500 Oe is applied at room temperature. Will be displayed. Therefore, it is possible to generate a high sensitivity output signal as a vibration sensor in accordance with the object of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 페롭스카이트 La(Sr, Pb, Ba)MnO3초거대자기저항 재료인 망간 산화물 박막을 이용하여 외부 자기장의 영향에 기인된 재료의 자기저항 변화 효과를 진동 검출 센싱의 원리로 이용하는 진동센서는, 구조가 간단하므로 저가의 센서를 제공하며, 낮은 외부 인가 자장에서도 출력 특성이 우수하여 고감도의 진동 측정이 용이하다. 또한 본 발명에 따른 자기저항형 진동센서를 기본으로, 자기저항 효과를 이용한 센서에 응용폭이 매우 넓은 효과를 가져올 수 있다.As described above, according to the present invention, a vibration detection sensing effect of a magnetoresistance change effect of a material caused by the influence of an external magnetic field is obtained by using a manganese oxide thin film, which is a perovskite La (Sr, Pb, Ba) MnO 3 supermagnet. The vibration sensor used as the principle of the sensor provides a low-cost sensor because of its simple structure, and has excellent output characteristics even at a low external magnetic field, making it easy to measure high-sensitivity vibrations. In addition, based on the magnetoresistive vibration sensor according to the present invention, it can bring a very wide range of applications to the sensor using the magnetoresistive effect.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0000317A KR100441779B1 (en) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0000317A KR100441779B1 (en) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020057333A KR20020057333A (en) | 2002-07-11 |
| KR100441779B1 true KR100441779B1 (en) | 2004-07-27 |
Family
ID=27690705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0000317A KR100441779B1 (en) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100441779B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101012097B1 (en) | 2010-04-12 | 2011-02-07 | 금오기전 주식회사 | Axial vibration measuring device of diesel engin crank shaft of ship using non-contact type sensor and measuring method of axial vibration using that |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106199687A (en) * | 2016-06-27 | 2016-12-07 | 吉林大学 | Simple component geophone |
| CN106940386A (en) * | 2017-03-03 | 2017-07-11 | 北京航空航天大学 | A kind of sensing module and accelerometer |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54153985U (en) * | 1978-04-18 | 1979-10-26 | ||
| JPS58113726A (en) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Taamo:Kk | Vibration detecting device |
| JPS58113715A (en) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Kawaguchiko Seimitsu Kk | Flowmeter for anesthetic gas |
| JPS61148320A (en) * | 1984-12-22 | 1986-07-07 | Jeco Co Ltd | Tilt angle detector |
| JPS62156069U (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-03 | ||
| JPH0227295U (en) * | 1988-08-11 | 1990-02-22 |
-
2001
- 2001-01-04 KR KR10-2001-0000317A patent/KR100441779B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54153985U (en) * | 1978-04-18 | 1979-10-26 | ||
| JPS58113726A (en) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Taamo:Kk | Vibration detecting device |
| JPS58113715A (en) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Kawaguchiko Seimitsu Kk | Flowmeter for anesthetic gas |
| JPS61148320A (en) * | 1984-12-22 | 1986-07-07 | Jeco Co Ltd | Tilt angle detector |
| JPS62156069U (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-03 | ||
| JPH0227295U (en) * | 1988-08-11 | 1990-02-22 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101012097B1 (en) | 2010-04-12 | 2011-02-07 | 금오기전 주식회사 | Axial vibration measuring device of diesel engin crank shaft of ship using non-contact type sensor and measuring method of axial vibration using that |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020057333A (en) | 2002-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6809516B1 (en) | Passive magnetic field sensors having magnetostrictive and piezoelectric materials | |
| US11193989B2 (en) | Magnetoresistance assembly having a TMR element disposed over or under a GMR element | |
| US6809515B1 (en) | Passive solid-state magnetic field sensors and applications therefor | |
| CN101520493B (en) | Thin film magnetic sensor | |
| EP0498668A2 (en) | Magnetoresistive sensor | |
| EP2801834A1 (en) | Current sensor | |
| EP0063397A1 (en) | Magnetic sensor | |
| US6465053B1 (en) | Method for manufacturing a magnetic device | |
| JP2009503858A (en) | Magnetic tunnel junction sensor | |
| US11156478B2 (en) | Magnetic sensor | |
| US20090309581A1 (en) | Method and System for Adjusting the Sensitivity of a Magnetoresistive Sensor | |
| KR20080033959A (en) | Tunnel junction sensor with magnetic cladding | |
| EP2071348B1 (en) | Magnetic detector | |
| KR101236784B1 (en) | Method for forming a magnetic tunnel junction sensor | |
| US7444738B2 (en) | Method for tunnel junction sensor with magnetic cladding | |
| JP4741152B2 (en) | Apparatus for measuring magnetic field and method for producing apparatus for measuring magnetic field | |
| CN109545956A (en) | A kind of regulatable anisotropic magnetoresistive sensor of voltage and preparation method thereof | |
| CN113341354A (en) | Three-axis magnetic resistance magnetic field sensor and manufacturing method thereof | |
| KR100441779B1 (en) | Magnetoesistance-type vibration sensor and a method for sensing vibration using the same | |
| KR101233662B1 (en) | Flexible magnetoresistance sensor and manufacturing method thereof | |
| JP5447796B2 (en) | Metal-insulator nano granular material and thin film magnetic sensor | |
| CN100368820C (en) | Spinning valve type digital magnetic field sensor and fabrication method thereof | |
| JP3449160B2 (en) | Magnetoresistive element and rotation sensor using the same | |
| JP2017058376A (en) | Power sensing sensor | |
| JPH0763832A (en) | Magnetic sensor and method for detecting magnetic field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070605 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |