磁强计是如何定义的？磁强计有哪些分类？

磁强计(Magnetic Field Sensor)也称磁场传感器（Magnetometer），是一种测量环境磁感应强度与方向的传感器。目前主要的 MEMS 磁强计包括磁阻式磁强计、磁通门式磁强计、霍尔效应式磁强计、隧道效应式磁强计和谐振式洛伦兹力磁强计等。

磁通门式磁强计包含一个高磁导率的软磁材料制成的铁芯。在同时受到交变和恒定两种磁场作用情况下，缠绕在铁芯上的检测线圈感生的电压中含有偶次谐波分量，特别是二次谐波；谐波电压与磁场强度正相关，所以可以通过测量检测线圈的谐波电压来检测磁场强度。

霍尔效应式磁强计是基于霍尔效应进行测量的。将一个导体置于磁场中并通电，磁场对导体中的电子会产生一个横向作用力，从而在导体两端产生电压差，测量该电压差，即可得到待测磁场的强度。霍尔效应式磁强计具有探头体积小、灵敏度高、线性度好等特点。

磁阻式磁强计有半导体磁阻式和薄膜磁阻式两种类型。半导体磁阻式磁强计是用Insb 或 GaAs 等材料制作而成的测量磁场大小和方向的传感器，它是利用半导体材料在磁场作用下电阻发生变化这一特性工作的。而薄膜磁阻式磁强计的核心结构是用 NiFe 或 NiCo 合金制作的，利用薄膜磁阻材料的各向异性磁阻效应工作。

隧道效应式磁强计具有深腔结构，腔内有薄膜和硅尖。利用静电力将薄膜拉至与硅尖 1nm 的距离，在偏置电压的作用下，薄膜与硅尖之间会产生微安级隧道电流。而薄膜上具有线圈结构，其中通有交流电，在待测磁场作用下，线圈中会产生洛伦兹力使薄膜上下振动。当薄膜和硅尖之间的距离随着薄膜的振动而变化时，遂穿电流值也将随之变化，通过测量此电流的变化，便能够获得外界磁场强度。

谐振式洛伦兹力磁强计结构上具有激励线圈。通入交流电流的激励线圈在磁场中受到交变的洛伦兹力作用，从而使结构处于谐振状态，测量结构振动幅度的大小可以间接获得外界磁场强度。当电流频率与扭梁的固有振荡频率一致时，系统会产生谐振，此时输出振幅达到最大值，并且与外界磁场强度成比例。多数的洛伦兹力磁强计通过压阻或电容检测方法来测量振幅。由于 MEMS 谐振结构具有较高的Q值，因此该磁强计的灵敏度较高。而且，此类磁强计不需要磁性材料，加工工艺过程较为简单，成品率相对较高。

磁场探测是 MEMS 传感领域的重要方向之一。近年来，随着原子磁强计等新概念的出现和发展，推动着相关 MEMS 磁强计技术的不断进步；同时， MEMS微加工方法使得磁强计的体积大大减小，成本也降低许多，使其具有了更广阔的应用前景。

审核编辑：刘清