磁性材料与创新：过去、现在和未来

根据思科的年度互联网报告，到 2023 年将有近 300 亿台联网设备（2018 年约为 184 亿台）。到 2023 年，物联网设备占整体的 50%（14.7B），而 2018 年为 33%（6.1B）。在物联网行业，仅磁传感器在智能传感器应用中的占比就达到 10% 左右。此外，据预测，自 2016 年以来，磁传感器市场将以每年 7% 的速度增长，到 2022 年将达到约 25 亿美元。这种增长纯粹可以带来积极的经济和日常前景——前提是我们确保物联网概念的组成部分是精确、安全且价格合理的。

在大多数行业、国家和全球经济体在 2021 年面临的这样一个充满挑战的时期，公司正在寻找更快、更便宜的捷径。他们中的一些人想建立自己的竞争优势，一些人只需要纯粹的生存。在物联网世界中，传感器是必不可少的实体，它应该提供接收正确信息的有效保险。提供来自各种环境的物理数据的传感器，以最快的方式现在是最明显的选择。

得益于传感器技术和物联网，全球不同社区、行业和文化环境已经可以看到其活动的安全性、效率和总体质量大幅提高。这个概念完全融入了我们的日常生活（想想智能手表、智能家居解决方案、联网汽车、越来越智能的手机等蓬勃发展的市场），使得传感器和传感器技术变得小巧、通用, 并且尽其所能！

现在的磁性和传感器

磁性和传感器连接是工业 4.0 和物联网中隐藏的宝石。

磁性传感器传统上以方向、通量、强度的形式检测磁场。使用上述方法通过磁场收集的测量值可以创建标准的现成测量设备，并在中等精度的应用程序（即智能手机指南针）中实施。

他们通过提供集成在其上的各种对象的方向、位置、角度、旋转的校准来实现这一点。最终，磁传感器成为军事应用、医疗设备、汽车工业、机器人、一般工业测量等方面的有用测量工具。

未来常态的微小

目前，有不同类型的磁传感器已生产并在大众市场上可用，例如霍尔传感器、超导量子干涉装置 (SQUID)、磁通门传感器、感应磁力计、半导体磁电阻器、涡流传感器、磁性编码器、永磁线性非接触式位移传感器、簧片触点等等。

然而，随着物联网在日常生活和行业的普遍习惯中被广泛采用——现在每个应用都需要更小型、更不占空间且价格低廉的设计（即移动电话、医疗设备、工业集成传感器）。甚至冷战后的 NASA在设计新卫星时也采用了“更快、更好、更便宜”（FBC）的口号。

尽管尺寸和廉价设计是磁传感器的基本品质，但当前可用技术还存在其他缺点，这增加了对未来传感器的期望。

我们正在讨论诸如外部磁场之类的力，它们会干扰和摇摆霍尔传感器的电流测量，或者就此而言，温度对电阻的影响，最终影响这些传感器的灵敏度；或温度/力阻力水平以及 MEMS 传感器的总体价格；以及更多类似的情况，即传感器的一个缺点无法用另一个传感器解决。或者可以吗？

应用磁学 100 年和 25 年的密集科学努力使人们认识到，通过使用现代物理现象和过程，现在可以开发微型嵌入式传感器并从更远的距离读取测量量。

业界已经确定了这种磁性传感器物联网奖学金。一种融合磁性原理的传感系统，不会影响尺寸、耐用性、成本，并克服外部磁场/电场、危险、碱性、极端温度环境的负面影响，增加了非接触式实时测量等质量；RVmagnetics MicroWire 传感器。

MicroWire：它是如何工作的，它增加了哪些价值？

传感器：这些玻璃涂层传感器通常使用软磁材料——这意味着它们很容易被磁化和消磁——但也使用具有磁致伸缩的金属，这意味着它们在受到磁场的作用时会改变它们的形状。感应可以通过磁场从几乎任何材料内部发生。

MicroWire 传感器测量没有滞后（与霍尔传感器不同），从测量原理来看它是线性的（见图表）。

线性在最大范围内有效。由于 MicroWire 的响应特性（无滞后/线性）适用于从非常低到非常高的场，因此几乎可以将范围调整为任何值。

此外，MicroWire 的磁响应与温度无关。

感应：感应是非接触式的。值得一提的是，MicroWire 是一种无源元件，既没有连线也没有收集数据。数据本身是通过传感头和电子设备收集的。感应头由两个铜线圈组成（励磁线圈发出磁场，感应线圈“收集”当地物理环境中的 MicroWires 响应）。

RVmagnetics 技术采用在两个稳定磁状态之间切换来感测不同的参数。该技术方案允许分离不同参数的贡献，并且开关场取决于温度、磁场、振动、应力、扭矩等。电流和其他物理量。

该数据收集在中央处理单元 (CPU) 上，该单元还充当 AD 转换器。

看到这种技术为物联网世界带来的可能性令人兴奋。当然，还有人工智能、工业应用、医疗技术和相关的未来。

比人的头发还细的传感器现在能够同时对温度、压力、磁场、电流、湿度等物理量进行“数据挖掘”。一种独特的技术解决方案将开关场转换为开关时间，从而使测量变得更容易和更好：1 克金属合金足以制造 10.000 个这样的小传感器，使其成为物联网精英中更便宜的成员之一。

总而言之：这个微型传感器管理实时无损测试，并通过以下品质成为一个传感器，填补其他传感器的缺点：

MicroWire 传感器测量没有滞后，从测量原理来看是线性的。

外部磁场不会使 MicroWire 的测量结果产生偏差

温度对 MicroWire 的电阻或灵敏度没有影响

法律生产和日常成本（1 公斤合金可以以数百米/分钟的速度生产 40,000 公里（~赤道上的地球周长）的 MicroWire。）

引入几乎任何材料而不会造成结构缺陷/材料缺陷

灵敏度和频率（即10.000次/秒的频率）

将 MicroWire 嵌入电动机、复合结构、可充电电池或房屋的墙壁中，您就会成为工业 4.0 中的一个小家伙，让事情变得更智能、更安全、更有效。

审核编辑 黄昊宇