Magnetometry MEMS neboli mikroelektromechanické systémy jsou moderní přístroje, které umožňují měřit magnetická pole s vysokou přesností a citlivostí. Jsou nepostradatelnými nástroji v různých oblastech, včetně geologie, leteckého průmyslu, medicíny a dalších.
Hlavní princip fungování magnetometrů MEMS je založen na použití Hallova efektu a elektromagnetické indukce. Uvnitř zařízení je čip s mikroelektromechanickými prvky, jako jsou senzory a aktuátory, které reagují na změny magnetických polí.
Senzory magnetometru MEMS měří změny magnetického pole a přeměňují je na elektrické signály. Tyto signály jsou poté zpracovány a analyzovány pomocí speciálního algoritmu nebo softwaru. Výsledky měření mohou být prezentovány jako grafy nebo číselné hodnoty, které výzkumníkům umožňují získat informace o magnetickém poli v daném bodě prostoru.
Princip fungování magnetometru MEMS
Hlavním rysem magnetometru MEMS je, že se skládá z mikroelektromechanického systému, který zahrnuje mikroelektromechanický zrcadlový rezonátor, magnetický materiál a senzor. Uvnitř magnetoskopického materiálu jsou mikrogyrohy magnetoskopu, které reagují na změny magnetického pole.
Když magnetické pole působí na magnetometr MEMS, mikrogyrony magnetoskopu se začnou otáčet podle vektoru magnetického pole. V tomto případě se mikroelektromechanický zrcadlový rezonátor stává nerovnoměrně zatíženým a v zrcadlové desce vzniká mechanické napětí. Senzor, který je v blízkosti mikroelektromechanického zrcadlového rezonátoru, zaznamenává toto napětí a převádí jej na elektrický signál.
Zařízení magnetometru MEMS tak umožňuje měřit směr a intenzitu magnetického pole. Lze jej použít v různých oblastech, včetně geologie, navigace, medicíny a vědy.
Technické plnění magnetometru MEMS
Magnetometry založené na MEMS (mikroelektromechanické systémy) jsou moderním technickým řešením pro měření magnetického pole. Mají vysokou přesnost, malou velikost a nízkou spotřebu energie.
Hlavní součásti magnetometru MEMS:
1. Senzor Hall: magnetometr je založen na senzoru Hall, který je založen na Hallově efektu. Skládá se z tenké polovodičové desky, kterou protéká proud. V přítomnosti magnetického pole se elektrony v polovodiči odchylují od přímočarého pohybu a vytvářejí příčné napětí. Toto napětí je úměrné indukci magnetického pole a měří se Hallovým senzorem.
2. Blok rozhraní: pro zpracování a přenos dat ze senzoru Hall se používá specializovaná jednotka rozhraní. Umožňuje interakci mezi senzorem a dalšími součástmi magnetometru a také zpracovává data získaná ze senzoru.
3. Mikrokontrolér: hlavními úkoly mikrokontroléru v magnetometru jsou řízení provozu Hallova senzoru, zpracování získaných dat a správa přenosu těchto dat.
4. Sada senzorů: kromě senzoru Hall může být magnetometr MEMS vybaven dalšími senzory, jako je akcelerometr nebo gyroskop. To umožňuje rozšířit funkčnost magnetometru a používat jej v širší škále aplikací.
Technické plnění magnetometru MEMS umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti měření, poskytuje nízkou spotřebu energie a kompaktní velikost. Díky tomu je atraktivním řešením pro použití v různých oblastech, kde je vyžadováno měření magnetického pole.
Aplikace magnetometru MEMS v různých oblastech
Magnetometry založené na technologii MEMS (Microelectromechanical Systems) jsou široce používány v různých oblastech díky své přesnosti a kompaktnosti.
Jednou z hlavních oblastí použití magnetometrů MEMS je navigace a geolokace. Díky své schopnosti měřit magnetické pole mohou být tyto magnetometry použity k určení směru a orientace v prostoru. Aktivně se uplatňují v navigačních systémech, včetně automobilové navigace, GPS polohovacích systémů a inerciálních navigačních systémů.
Další oblastí použití je medicína. Magnetometry MEMS se používají k výrobě lékařských přístrojů, jako jsou magnetorezonanční tomografy (MRI). Díky své citlivosti jsou schopni měřit magnetická pole s vysokou přesností, což umožňuje detailní snímky vnitřních orgánů a tkání
Také magnetometry MEMS se používají v průmyslu. Používají se ke kontrole a měření magnetických polí ve výrobním procesu, což umožňuje vysokou přesnost a spolehlivost procesů. To platí zejména ve výrobě elektrických zařízení, kde magnetometry mohou ovládat magnetická pole během procesu montáže.
Magnetometry MEMS navíc našly uplatnění ve vědeckém výzkumu. Používají se k měření a analýze magnetických polí v různých oblastech, jako je fyzika, geologie, astronomie atd. Díky své přesnosti a nízké hlučnosti jsou tyto magnetometry schopny detekovat nejslabší magnetická pole a pomáhají výzkumníkům získat nové poznatky a objevy.
Výsledkem je, že magnetometry založené na technologii MEMS mají širokou škálu aplikací v různých oblastech, včetně navigace, medicíny, průmyslu a vědeckého výzkumu. Jejich kompaktnost, přesnost a citlivost z nich činí nepostradatelné nástroje pro měření a kontrolu magnetických polí.