مهندسی برق

اثر هال یکی از پدیده های هال جالب توجه مبحث مغناطیسی است که در سال 1879 به وسیله ادوین هر برت هال کشف شد و اثر هال نامیده شد. هال در آن زمان دانشجوی دانشگاه جانزها پکینز بود و بعدها به استادی دانشگاه هاروارد رسید. اثر هال از حرکت ذرات باردار در دو میدان توام الکتریکی، مغناطیسی ناشی می شود. وقتی یک جریان الکتریکی در طول یک رسانا یا نیم رسانای تیغه ای شکل بر قرار باشد در این رسانا ( یا نیم رسانا ) در میدانی مغناطیسی عمود بر سطع تیعه باشد بر همکنش حامل های بار و میدان مغناطیسی موجب می شود که یک اختلاف پتانسیل الکتریکی به تدریج در راستای عمود بر میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی در رسانا یا نیم رسانا به وجود آید. فرض کنید که در یک تیغه رسانا یا نیم رسانا به شکل مکعب مستطیل و به سطح مقطع ab، جریانی الکتریکی به شدت I، در راستای محور x بر قرار باشد.پس از برقراری جریان الکتریکی، حامل Y بار یک سرعت پیشروی Vd پیدا می کنند که در مورد الکترون 2 در خلاف جهت و در مورد حفره ها در جهت میدان الکتریکی است. در غیاب میدان مغناطیسی، اختلاف پتانسیل بین نقاط P و Q دیواره های جانبی، که در روی یکی از صفحات هم پتانسیل قرار دارند. برابر صفر است. اکنون اگر یک میدان مغناطیسی B، در جهت محور Z ( عمود برE سطح تیغه)بر این تیغه اعمال شود در نتیجه نیروی لورنتس ناشی از میدان مغناطیسی حامل های بار به قسمت دیواره های جانبی منحرف می شوند و در این دیواره ها انباشته میشوند و در نتیجه یک اختلاف پتانسیل فزاینده: VH بین دیواره های جانبی به وجود می آید که نتیجه آن تولید یک میدان الکتریکی E در جهت محور Y است پس حامل های بار تحت تاثیرنیروی حاصل از این میدان الکتریکی اضافی هم قرار می گیرند وقتی دو نیروی ناشی از میدان الکتریکی هال و میدان مغناطیسی اعمال شد.( که در دوجهت مخالف یکدیگرند) مساوی هم شوند حامل های بار دیگر تمایلی به تجمع در دیواره ها نشان نمی دهند و حالت تعادل بر قرار و افزایش اختلاف پتانسیل متوقف می شود. البته اگر شدت میدان B افزایش یابد- الکترون های بیشتری به طرف دیواره منحرف می شوند و در نتیجه اختلاف پتانسیل افزایش می یابد. این پتانسیل به پتانسیل هال معروف است. تجربه نشان داده است که در مواقعی که میدان مغناطیسی خیلی قوی نیست VH با القای مغناطیسی B و شدت جریان I و عکس ضخامت تیغه متناسب است: چگالی متوسط جریان حامل ها بار در نمونه ضریب CH را ثابت هال گویند. نیروی لورنتس وارد بر هر الکترون با بار e : میدان حاصل از تجمع بارها در دیوارها ناشی ازنیروی لورنتس : نیروی وارد بر حامل بار ناشی از EH : تجمع بارها در دیواره های تا زمانی ادامه پیدا می کند که داشته باشیم: پس از این لحظه عمل تجمع یافتن حامل های بار متوقف می شود و حامل های بار چنان حرکت می کنند که گویی فقط تحت تاثیر میدان الکتریکی اعمال شده هستند پیشروی آن ها در امتداد محور X خواهد بود. از طرفی چگالی جریان در هر رسانا عبارت است از j=envکه در آن n غلظت الکترون های است \ بنابراین به طور نظری برای VH رابطه ای به دست می آید که با آنچه از آزمایش حاصل شده بود سازگار است پس ثابت هال عبارت است از: حدود صد سال پس از کشف اثر کلاسیک هال، کادوس کلیتسینک، دردا و پیر رفتار عجیبی را در مقاومت هال مشاهده کردند در این آزمایش کوانتینه، بودن مقاومت هال کشف شد یعنی متوجه شدندتغییرات مقاومت هال به صورت پله ای است و مقدار مقاومت مربوط به هر یک از این پله ها یا سکوها به طوراعجاب انگیزی ثابت است. این مقدار به جنس ماده مورد آزمایش، شکل هندسی نمونه و سایر عوامل بستگی ندارند و با دقت زیاد فقط تابع دو"ثابت بنیادی فیزیک، عدد پلانک h و بار الکتریکی الکترون e است.از همه مهمتر این که، مقدار مقاومت هال از یک سکوبه سکوی دیگر به صورت تقسیماتی از یک واحد بنیادی کوانتوحی تغییر می کند: همزمان با ثابت بودن مقاومت هال در سکوها، مقاومت الکتریکی طولی نمونه نیز به شدت افت می کند و به مقداری به مراتب کمتر از مقاومت بهترین فلزات معمولی می رسد. اثر کوانتومی هال تحت شرایطی مشاهده شده است که در مقایسه با شرایط اثر کلاسیک هال غیر عادی است. بدین معنی که در این اندازه گیری ها میدان مغناطیسی بسیار قوی (B>10T) و دمای نزدیک به صفر کلوین(T<4K) مورد نیاز است.نمونه به کار رفته نیز به خودی خود استثنایی است. اولین نمونه به کار رفته، نوع بسیار مرغوب ترانزیستوری به نام ماسفت(MOSFET) بوده است. (Metal- Oxide- Semiconductor – Field – Effect Transistor) یک نوع ترانزیستور اثر میدان که از فلز- اکسید- نیمرسانا ساخته شده و با کمک یک میدان الکتریکی می توان غلظت حاملهای بار را در آن تغییر داد. اولین نمونه به کار رفته، ماسفت سیلسیوم بود. این گونه قطعات نیم رسانا که برای اندازه گیری اثر هال به کار می روند، مکعب مستطیلی به عرض چند دهم میلیمتر و به طول چند میلیمترند.بدنه یا بستر این ترانزیستور معمولاً سیلسیوم نوع P است. که یک لایه نازک اکسید سیلسیوم به ضخامت 300 تا 1500 )آنگستروم)بر سطح آن رشد داده شده است و در این لایه سوراخهایی درست می کنند تا بتوانند سراتصال های چشمه و دررو(درین)را بسازند که به عنوان اتصالهای جریان وپروپهای پتانسیل مورد استفاده قرار می گیرند آن گاه یک لایه رسانا که به آن گیت ( دریچه ) گفته می شود از جنس یک فلز و یا سیلسیوم زیاد تزریق شده در روی این لایه اکسیدی می نشاند. مجموعه فلز- لایه اکسیدی و سیلسیوم یک خازن مسطح موازی تشکیل می دهند- وقتی ولتاژی به دریچه اعمال نشود جریانی بین چشمه و درروبرقرار نمی شود، زیرا این دو ناحیه در واقع دواتصال p-n پشت به پشت را تشکیل می دهند. اعمال یک ولتاژ به دریچه که نسبت به بدنه مثبت باش. حفره ها را از فصل مشترک si-sio2به عقب می راندو در عوض یک لایه الکترون را به سمت فصل مشترک جلب می کند.این لایه الکترونی رااصطلاحاً لایه معکوس می نامند زیرا در واقع با اعمال ولتاژ به دریچه،قطبیت حامل های اکثریت رادر فصل مشترک سیلسیوم معکوس کرده ایم . لایه معکوس مقاومت کمی دارد و وقتی ولتاژی بین چشمه و درروبرقرار شود، جریان الکتریکی بین این دو جاری می شود. خاصیت مهم ماسفت سیلسیوم این است که غلظت حامل های بار لایه معکوس آن با ولتاژ دریچه تناسب مستقیم دارد. پس غلظت حامل های بار موجود در فصل مشترک si-sio2و در نتیجه شدت جریان بین چشم و در رو رامی توان بهآسانی با تغییر ولتاژ دریچه تغییر داد.لایه معکوس بسیار نازک و حداکثر ضخامت آن به 80(آنگستروم) هم نمی رسد و در نتیجه حامل های بار در یک ناحیه بسیار باریک در سطح مشترک بین دو ماده محصور شده اند و فقط می توانند در این لایه صفحه (x-y) آزادانه حرکت کنند ولی برای حرکت در امتداد عمود بر فصل مشترک ( امتدادzها)آزادی عمل ندارند. پس الکترون ها درچاه باریکی به ضخامت حداکثر 80(آنگستروم) محصورند و در نتیجه از دیدگاه مکانیک کوانتومی، درست مثل، ذره داخل جعبه به فصل مشترک دو ماده وابسته اند و حرکتشان، بویژه در دماهای خیلی کم عمدتاً دو بعدی است. به این سیستم الکترونی گاز الکترونی دو بعدی می گویند. اگر بتوان لایه معکوس تشکیل داد، رفتار الکترون هایی که در چاه پتانسیل باریک این لایه محبوس می شوند رفتاری کلاسیک نخواهد بود و انرژیشان کونتومی است. امروزه از دیدگاه مکانیک کوانتومی ثابت شده است که در گاز الکترونی دو بعدی،حرکت الکترون ها امروزه در جهت عمود بر فصل مشترک به صورت زیر – باندهای الکتریکی گسسته …, E2,E1,E0 کوانتومی است. در حالی که حرکت الکترون ها، در سطح موازی با فصل مشترک si-sio2 محدودیتی ندارد، زیرا در صفحه لایه معکوس یک دسته حالت های الکترونی تقریباً پیوسته در اختیار الکترونها است. اکنون برای مشاهده؛ اثر هال یک میدان مغناطیسی قوی عمود بر این لایه دو بعدی الکترونی اعمال می شود. روابط بین مقاومت هال، RH ( یا مقاومت عرضیRxy )،مقاومت طولی RFPRIVATE "TYPE=PICT;ALT=" یا Rxx) این نمونه دوبعدی با مقاومت ویژه هال pxy و مقاومت ویژه طولی pxx آن به صورت زیر است. در دما های نسبتاً زیاد به این لایه های الکترونی دو بعدی، اثر کلاسیک هال( اما نوع دو بعدی آن ) از خو دبروز می دهند. بدین معنی که مقاومت هال با میدان مغناطیسی به طور خطی تغییر می کند و تغییرات آن بر حسب چگالی حامل های بار ns یک منحنی همواره نزولی خواهد بود. در هر حال چون چگالی حامل ها نسبتاً کم است مقاومت هال بسیار بزرگ خواهد بود. همچنین بستگی مقاومت ویژه طولی pxx به میدان مغناطیسی ضعیف است.مقدار مقاومت ویژه طولی pxx عملاً معادل مقدار مقاومت نمونه در حالت B=0 خواهد بود. ولی در دماهای به اندازه کافی کم تقریبا (2k ) و میدان های مغناطیسی به اندازه کافی شدید تقریبا (13 T) اوضاع بکلی فرق می کند و رفتار گاز الکترونی دو بعدی با تغییر چگالی حامل ها( که با ولتاژ دریچه متناسب است) و با اندازه میدان مغناطیسی کاملاً دگرگون می شود. در این منحنی ها، علاوه بر اینکه RH سکوها با دقت زیادی به دو "ثابت بنیادی فیزیک " یعنی ثابت پلانک،h، و بار الکتریی، e،بستگی دارد،ابدا به جنس نمونه و نوع ترکیب آن، نحوه ساخت و پرداخت و شکل هندسی و میزان یکنواختی آن و سایر عوامل خارجی و حتی میزان یکنواختی میدان مغناطیسی ، بستگی ندارد و این خاصیتی بی نظیر است. بر خلاف مقاومت معمولی هال که مثل همه مقاومت ها به خواص مذکور وابسته است. با پایین رفتن تدریجی دما، سکوها نیز صاف و صافتر می شوند. Rxاین نواحی نیز با کاهش دما کاهش می یابد و قله های منحنی باریکتر می شوند. واضع است که در دمای T=0 در شرایط سکوها، هر جریان الکتریکی که در نمونه برقرار باشد بدون هیچگونه اتلافی از آن عبور خواهد کرد. در نتیجه یک گاز الکترونی دو بعدی واقع در یک میدان مغناطیسی قوی مناسب ،بدون مقاومت است و نمایشگر یک رسانای الکتریکی ایده ال می باشد. حال در سوال پیش می آید: علت وجودی سکوهای کوانتومی چیست؟ گفتیم مقاومت هال برای یک سیستم دو بعدی عبارت است از: گفتیم که ساختمان الکترونی لایه معکوس به صورت زیر باندهای گسسته است (کوانتیزاسیون ابعادی ) در یک میدان مغناطیسی قوی عمود بر لایه معکوس ویژگی های دیگری در این سیستم الکترونی بروز می کند.به این معنی که حرکت الکترون ها در صفحه لایه معکوس را نیز می توان کاملاً کوانتیزه کرد. ( کوانتیزاسیون مولدی ) و به صورت ترازهای گسسته ای با انرژی که اصطلاحاً به آن ها ترازهای لاندائو می گویند ،که در آن عبارت را فرکانس سیکلوترونی و m* را جرم موثر الکترون در فضای دو بعدی می نامند. توجیه این کوانتیز اسیون ترازهای انرژی به تعبیر نیم کلاسیک چنین است: الکترون های متحرک که فقط در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند،مسیر دایره ای شکل را طی می کنند که شعاع آن با عکس B متناسب است. پس همین طور که شدت B افزایش می یابد، شعاع مدار کلاسیک سیکلوترونی الکترون کاهش می یابد. در میدان های شدید که شعاع مدار به حدود 100(آنگستروم) می رسد، اثرات کوانتومی اهمیت پیدا می کنند،زیرا محیط مدار با طول موج دو بروی الکترون قابل مقایسه می شود.چون این محیط باید مضرب صحیحی از طول موج باشد، الکترون نمی تواند هر مداری را اختیار کند . یعنی برای حرکت الکترون های این سیستم دو بعدی به موازات لایه معکوس، فقط یک دسته مدارهای گسسته در اختیار الکترون ها قرار دارد. در نتیجه این الکترون ها فقط می توانند حالتهای گسسته ای با انرژی مشخص را اشغال کنند. در اینجا با دو موضوع روبرو هستیم. الف) تعداد خیلی زیاد الکترون ها ب) اصل طرد پائولی که عملاً همپوشانی مدارهای سیکلوترونی را مجاز نمی شود.در نتیجه تعداد الکترون هایی که می توانند در واحد سطح هر که از تراز لاندائو را اشغال می کنند محدود می کند. این تعداد را که برابر است با تعداد مدارهای سیکلوترونی موجود در واحد سطح دژنرسانس یا چندگانگی تراز لا ندائو می نامند،و با رابطه زیر بیان می شود: با افزایش B ،NL افزایش می یابد.زیرا با افزایش B ، شعاع مدار سیکلوترونی کاهش می یابد؛ پس تعداد بیشتری مدار نا همپوشان را می توان در هر واحد سطح جا داد. در دماهای خیلی کم، الکترون ها ترازهای مجازیی را اشغال می کنند که انرژیشان کمترین مقدار ممکن است. پس در سیستمی متشکل از الکترون های دو بعدی با تعداد ns الکترون در واحد سطح تعداد Ne الکترون، پایین ترین تراز لا ندائو را اشغال می کند و انرژی هر یک از آن ها خواهد بود . همین تعداد نیز تراز بعدی را که انرژیش است پر خواهد کرد. به همین ترتیب تا آخر معمولاً آخرین تراز کاملاً پر نمی شود و قسمتی از آن انتقال نشده باقی می ماندزیرا معمولاً ns مضرب صحیح از Ne نیست. نکته مهم این است که در موقع توزیع الکترون ها میان تراز های مختلف، هر وقت که یک یا چند تراز لا ندائو به طور کامل پر شود یعنی داشته باشیم: سوال 2: علت صفر شدن مقاومت طولی چیست؟ هر الکترون که با یک مرکز ناکاملی بلور روبرو شود،پراکنده شده و از مدارش ( حالت اولیه) به مدار جدیدی ( حالت نهایی ) منتقل می شود.چنین پراکندگی فقط موقعی می تواند روی دهد که مدارهای خالی در دسترس الکترون پراکنده شده قرار داشته باشد. پس پراکندگی الکترون ها محدود به تعداد مدار های خالی موجود در یک تراز لا ندائو است وقتی تمام مدارهای موجود در تراز های اشغال شده لا ندائو ، کاملاً پروتمام ترازهای بالاتر لاندائو به طور کامل، خالی باشند پراکندگی نمی تواند روی دهد. در نتیجه به از بین رفتن مقاومت الکتریکی طولی نمونه می انجامد سنسورهاي اثرهال Hall Effect Sensors يك عنصر هال از لايه نازكي ماده هادي با اتصالات خروجي عمود بر مسير شارش جريان ساخته شده است وقتي اين عنصر تحت يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد، ولتاژ خروجي متناسب با قدرت ميدان مغناطيسي توليد مي كند. اين ولتاژ بسيار كوچك و در حدود ميكرو ولت است. بنابراين استفاده از مدارات بهسازي ضروري است. اگر چه سنسور اثرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است ولي مي تواند به عنوان جزء اصلي در بسياري از انواع حسگرهاي جريان، دما، فشار و موقعيت و … استفاده شود. در سنسورها، سنسور اثر هال ميداني را كه كميت فيزيكي توليد مي كند و يا تغيير مي دهد حس مي كند. ويژگيهاي عمومي ويژگيهاي عمومي سنسورهاي اثرهال به قرار زير مي باشند: 1 - حالت جامد ؛ 2 - عمر طولاني ؛ 3 - عمل با سرعت بالا-پاسخ فركانسي بالاي 100KHZ ؛ 4 - عمل با ورودي ثابت (Zero Speed Sensor) ؛ 5 - اجزاي غير متحرك ؛ 6-ورودي و خروجي سازگار با سطح منطقيLogic Compatible input and output ؛ 7 - بازه دمايي گسترده (-40C ~ +150C) ؛ 8 - عملكرد تكرار پذيرعالي Highly Repeatable Operation ؛ 9 - يك عيب بزرگ اين است كه در اين سيستمها پوشش مغناطيسي مناسب بايد در نظرگرفته شود، چون وجود ميدان هاي مغناطيسي ديگر باعث مي شود تا خطاي زيادي در سيستم اتفاق افتد. تاريخچه اثرهال توسط دكتر ادوين هال (Edvin Hall) درسال 1879 در حالي كشف شد كه او دانشجوي دكتراي دانشگاه Johns Hopkins در بالتيمر(Baltimore) انگليس بود. هال درحال تحقيق بر تئوري جريان الكترون كلوين بود كه دريافت زماني كه ميدان يك آهنربا عمود بر سطح مستطيل نازكي از جنس طلا قرار گيرد كه جرياني از آن عبور مي كند، اختلاف پتانسيل الكتريكي در لبه هاي مخالف آن پديد مي آيد. او دريافت كه اين ولتاژ متناسب با جريان عبوري از مدار و چگالي شار مغناطيسي عمود بر مدار است. اگر چه آزمايش هال موفقيت آميز و صحيح بود ولي تا حدود 70 سال پيش از كشف آن كاربردي خارج از قلمرو فيزيك تئوري براي آن بدست نيامد. با ورود مواد نيمه هادي در دهه 1950 اثرهال اولين كاربرد عملي خود را بدست آورد. درسال 1965 Joe Maupin ,Everett Vorthman براي توليد يك سنسور حالت جامد كاربردي وكم هزينه از ميان ايده هاي متفاوت اثرهال را انتخاب نمودند. علت اين انتخاب جا دادن تمام اين سنسور بر روي يك تراشه سيليكن با هزينه كم و ابعاد كوچك بوده است اين كشف مهم ورود اثر هال به دنياي عملي و پروكاربرد خود درجهان بود. تئوري اثرهال اگر يك ماده هادي يا نيمه هادي كه حامل جريان الكتريكي است در يك ميدان مغناطيسي به شدت B كه عمود برجهت جريان عبوري به مقدار I مي باشد قرار گيرد، ولتاژي به مقدار V در عرض هادي توليد مي شود. اين خاصيت در مواد نيمه هادي داراي مقدار بيشتري نسبت به مواد ديگر است و از اين خاصيت در قطعات اثرهال تجارتي استفاده ميشود. ولتاژها به اين علت پديد مي آيد كه ميدان مغناطيسي باعث مي شود تا نيروي لرنتز برجريان عمل كند و توزيع آنرا برهم بزند[BF=q(V)]. نهايتا حاملهاي جريان مسير منحني را مطابق شكل بپيمايند. حاملهاي جريان اضافي روي يك لبه قطعه ظاهر مي شوند، ضمن اينكه در لبه مخالف كمبود حامل اتفاق مي افتد. اين عدم تعادل بار باعث ايجاد ولتاژ هال مي شود، كه تا زماني كه ميدان مغناطيسي حضور داشته و جريان برقرار است باقي مي ماند براي يك قطعه نيمه هادي يا هادي مستطيل شكل با ضخامت t ولتاژهايV توسط رابطه زير بدست مي آيد: ضريب هال براي ماده مورد نظر است كه بستگي به موبيليته بار و مقاومت هادي دارد آنتيمونيد ايريديم تركيبي است كه در ساخت عنصر اثرهال استفاده مي شود و مقدار KH براي آن 20 است. ولتاژهال در رنج در سيليكن بوجود مي آيد و تقويت كننده براي آن حتمي است. سيليكن اثر پيز و مقاومتي دارد و بنابراين براثر فشار مقاومت آن تغيير مي كند. در يك سنسور اثر هال بايد اين خصوصيت را به حداقل رساند تا دقت و صحت اندازه گيري افزوده شود. اين عمل با قرار دادن عنصر هال بريك IC براي به حداقل رساندن اثر فشار و با استفاده از چند عنصر هال انجام ميشود. بطوري كه بر هر يك از دو بازوي مجاور مدار پل يك عنصر هال قرار گيرد، در يكي جريان بر ميدان مغاطيسي عمود است و ولتاژ هال ايجاد مي شود و در ديگري جريان موازي با ميدان مغناطيسي مي باشد و ولتاژ هال ايجاد نميشود. استفاده از 4 عنصر هال نيز مرسوم مي باشد اساس سنسورهاي اثرهال عنصرهال، سنسور ميدان مغناطيسي است. باتوجه به ويژگيهاي ولتاژ خروجي اين سنسور نياز منديك طبقه تقويت كننده و نيز جبران ساز حرارتي است. چنانچه از منبع تغذيه با ريپل فراوان استفاده كنيم وجود يك رگولاتور ولتاژ حتمي است. رگولاتور ولتاژ باعث مي شود تا جريان I ثابت باشد بنابراين ولتاژ هال تنها تابعي از شدت ميدان مغناطيسي مي باشد. اگر ميدان مغناطيسي وجود نداشته باشد ولتاژي توليد نمي شود. با وجود اين اگر ولتاژ هر ترمينال اندازه گيري شود مقداري غير ا ز صفر به ما خواهد داد. اين ولتاژ كه براي تمام ترمينال ها يكسان است با (CMV) Common Mode Voltage شناخته ميشود. بنابراين تقويت كننده بكار گرفته شده مي بايست يك تقويت كننده تفاضلي باشد تا تنها اختلاف پتانسيل را تقويت كند. سنسورهاي ديجيتال هال در اين سنسورها وقتي بزرگي ميدان مغناطيسي به اندازه مطلوبي رسيد سنسور ON مي شود و پس از اينكه بزرگي ميدان از حد معيني كاهش يافت سنسور خاموش مي شود. لذا در اين سنسورها خروجي تقويت كننده تفاضلي را به مدار اشميت تريگر مي دهند تا اين عمل را انجام دهد، براي جلوگيري از پرش هاي متوالي از تابع هسترزيس زير استفاده مي كنند. سنسورهاي آنالوگ سنسورهاي آنالوگ ولتاژ خروجي خود را متناسب با اندازه ميدان مغناطيسي عمود بر سطح خود، تنظيم مي كنند. با توجه به كميت هاي اندازه گيري اين ولتاژ مي تواند مثبت يا منفي باشد. براي اينكه سنسورهاي ولتاژ خروجي منفي توليد نكند و همواره خروجي تقويت كننده تفاضلي را با يك ولتاژ مثبت را پاس مي كنند. در شكل بالا توجه داريم كه يك نقطه صفر وجود دارد كه در آن ولتاژي توليد نمي شود . از ويژگيهاي اثرهال نداشتن حالت اشباع است و نواحي اشباع در شكل مربوط به آپ امپ در سنسور اثر هال مي باشد . معمولا خروجي تقويت كننده تفاضلي را به ترانزيستور پوش-پول مي د هند. سيستم هاي مغناطيسي سنسور اثر هال درحقيقت بدين ترتيب عمل ميكند كه توسط يك سيستم مغناطيسي كميت فيزيكي به ميدان مغناطيسي تبديل مي شود. حال اين ميدان مغناطيسي توسط سنسور اثر هال حس مي شود. بسياري از كميت هاي فيزيكي با حركت يك آهنربا اندازه گيري مي شوند. مثلاً دما و فشار را مي توان بوسيله انقباض و انبساط يك Bellows كه به آهنربا متصل است اندازه گيري نمود. روش هاي مختلفي جهت ايجاد ميدان مغناطيسي وجود دارد. ] Unipolar head-on mode در اين حالت آهنربا نسبت به نقطه مرجع سنسور حركت مي كند همانطور كه در شكل بالا ديده مي شود منحني تغييرات فاصله وميدان مغناطيسي در اين شكل آمده است (منحني بدست آمده غير خطي است) و دقت درحد متوسط است. مثلاً اگر يك سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريم در اين حالت در فاصله أي كه G1 حاصل مي شود سوئيچ عمل مي كند و On ميشود و وقتي كه فاصله به حدي رسيد كه G1 حاصل شود سوئيچ OFF ميكند. ] Unipolar slide-by mode در اين حالت آهنربا در يك مسير افقي نسبت به سنسور تغيير مكان مي كند منحني تغييرات مكان نسبت به ميدان مغناطيسي بازهم غير خطي است- دقت اين روش كم است و لي حالت تقارني كاملاً ديده مي شود. مثلاً سنسور اثرهال ديجيتالي را در نظر بگيريد كه در اثر ميدان G1 روشن شده و در ميدان G2 خاموش مي شود وقتي آهنربا از سمت راست حركت مي كند و به موقعيت +D1 مي رسد آنگاه سنسور عمل ميكند. اين حركت ادامه مي تواند داشته باشد تا به موقعيت –D2 برسد، در اين هنگام سنسور آزاد مي شود و به همين ترتيب. Bipolar Slide –By made در اين حالت از 2 آهنربا كه قطب S,N هر كدام بصورت ناهمنام در مجاورت هم قرار گرفته است استفاده مي كنيم. دقت در اين روش درحد متوسط است- حالت تقارن وجود ندارد ولي مي توان در بخش هايي، از خاصيت خطي منحني استفاده نمود. اگر همان سنسور ديجيتالي قبلي را در نظر بگيريم در حركت از راست به چپ وقتي كه فاصله به D2 مي رسد آنگاه سنسور عمل مي كند و تا به مرحله D4 پيش مي رود. بنابراين در يك حركت پيوسته از راست به چپ سنسور در بخش شيب تند عمل مي كند و در بخش شيب كند رها ميكند. جهت حذف شيب تند در بخش مبدأ از يك تكنيك ديگر استفاده مي شود. بدين ترتيب كه در ميان ايندو آهنربا فاصله معيني قرار مي دهند اين عمل بطور چشمگيري دقت را افزايش مي دهد. حالت ديگري نيز به كار ميرود كه در آن منحني حاصل بصورت يك تابع پالس است. در اين روش در ميان دو آهنربا، آهنرباي ديگري قرار مي دهند كه پهناي پالس متناسب با پهناي اين آهنربا مي باشد. مقايسه اي از اين سيستمها در زير آمده است : منظور از All حركتهاي چرخشي، پيوسته و رفت و برگشتي است. سنسورهاي موقعيت تشخيص پره ( Vane Operated Position Sensor) اين سنسورها گاهاً تحت عنوان سنسورهاي پره شناخته مي شوند و شامل يك آهنربا و يك سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي مي باشند. شكل زير اين دو بخش را در يك بسته نشان ميدهد. اين سنسور داراي يك فاصله هوايي ميان آهنربا و سنسور اثرهال مي باشد و توانايي موقعيت سنجي خطي و نيز موقعيت سنجي زاوايه اي را نيز دارد. پره خطي پره يكنواخت پره دايروي اساس عملكرد شكل مقابل را در نظر بگيريد. وقتي كه پره در فاصله هوايي بين اهنربا وسنسور اثرهال قرار گيرد خطوط شار مغناطيسي پراكنده مي شوند و توسط سنسوراثر هال احساس نمي شوند، بنابراين خروجي سنسور در سطح منطقي صفر (OFF) قرار مي گيرد. شكل بالا نشان ميدهد كه وقتي كه يك پره ميان اين سنسور مي رود چه اتفاقي مي افتد. درحركت از چپ به راست وقتي لبه جلوي پره به ناحيه b مي رسد، آنگاه سنسور از حالت ON به حالت OFF تغيير وضعيت مي دهد و اين حالت تا زماني كه لبه انتهايي پره به ناحيه d برسد ادامه پيدا مي كند تا در آن لحظه از OFF به ON تغيير وضعيت دهد. بنابراين مدت زماني كه خروجي سنسور OFF است برابر با فاصله بين d ,b بعلاوه پهناي پره مي باشد. درحركت از راست به چپ نيز وضعيت كاملاً مشابه است. در اكثر مواقع پره ها بصورت به هم پيوسته مي باشند. اين حالت در شكل زير در نظر گرفته شده است. توجه كنيد كه اين دو حالت هيچ تفاوتي باهم ندارند. رابطه بين مدت زمان OFF ,ON براي حالت پره دندانه اي به پيوسته در جدول زير خلاصه شده است. نمونه هايي از اين سنسور ها در زير آمده است 2AV series 4AV series SR 17 / 16 series Sequence Sensors شكل زير را در نظر داشته باشيد. تعدادي ديسك آهني بر روي يك شفت قرار گرفته اند. اين ديسكها از فاصله هوايي سنسورهاي پره (Vane Sensor) عبور مي كنند. شكل هر كدام از اين ديسكها بگونه اي است كه يك مجموعه از آنها منجر به توليد كدهاي خاصي مي شود. سنسور پره در اثر حضور ديسك در فاصله هوايي خروجي را صفر و در اثر عدم حضور آن خروجي را يك مي گويند. به اين ترتيب كد حاصل از اين روش موقعيت يا وضعيت شفت را نشان مي دهد. به جاي استفاده از ديسك ها و سنسورهاي پره مي توان از آهنرباي حلقه اي متصل به شفت و سنسورهاي اثرهال دو قطبي (bipolar) استفاده نمود. سنسورهاي مجاورتي Proximity Sensor در دو طرح زير 4 سنسور اثرهال با خروجي ديجيتالي كه بر يك صفحه آلومينيومي قرار گرفته اند نشان داده شده است .در شكل اول سنسورها تك قطبي و در شكل دوم سنسورها دو قطبي هستند. تك قطبي دوقطبي سنسور ماشين هاي اداري دستگاههاي فتوكپي، فاكس، پرينترهاي كامپيوتر از اين سنسورها مي توانند استفاده كنند. براي مثال پرينتر، جهت دريافت وجود كاغذ و نيز جريان كاغذ ازسوئيچ هاي اثرهال استفاده مي كنند. ويژگي : بدون تماس - بدون اعمال نيروي اضافي - عمر طولاني سنسور موقعيت چندگانه (Multiple position sensor) شكل مقابل سنسور اثرهال را در كنار 3 مقايسه كننده ولتاژ نشان مي دهد اين سنسور چندگانه داراي 3 خروجي ديجيتالي است. سنسور ضد لغزشي Anti-Skid sensor شكل زير راه حلي را براي كنترل نيروي ترمز يك چرخ نشان ميدهد. هدف اين است بدون اينكه چرخ به اصطلاح قفل شود اتومبيل درحداقل زمان ممكن متوقف شود. در اين سيستم سنسور بگونه اي قرار گرفته است كه يك چرخ دنده داخلي را حس مي كند. زمان عكس العمل سيستم توقف بر مبناي فركانس سيگنالي كه سنسور توليد مي كند تخمين زده مي شود. سنسور موقعيت پيستون (Piston detection sensors) در شكل مقابل روشي جهت موقعيت سنجي پيستون در يك سيلندر غير آهني داده شده است. درحالت نخست آهنربا هايي را در درون پيستون به گونه اي قرار مي دهند تا توسط چند سنسور اثرهال با خروجي خطي دريافت شوند. در حالت دوم از يك پيستون آهني و آهنربا و سنسور اثرهال استفاده مي شود. در اين حالت نياز است تا مشخصات سيستم مغناطيسي بطور مطلوبي در دسترس باشد. برقراري هاي استفاده از اثرهال در اين موقعيت سنجي به شرح زير مي باشد: 1- ابعاد كوچك سنسورها 2 - عدم نياز به منبع قدرت خارجي براي آهنرباها 3 - رنج دمايي بزرگ از 40°c تا 150°c 4 - توانايي عمل در محيط كثيف و آلوده برخي از نمونه ها در اين بخش برخي از سنسورهاي شركت Honeywell به همراه اطلاعات كلي آنها آمده است. SS552MT Series Surface Mount Sensor 230k SS49E/SS59ET Series Economical Linear Position Sensor 260k RPN Series Hall-Effect Rotary Position Sensor 112k GTN Series Hall-Effect Gear-Tooth Sensor 103k SS 520 Series Dual Hall-effect Digital Position Sensor with speed and direction outputs 72k SR 13/15 Series Hall Effect Sensor 247k SS490 Series Miniature Ratiometric Linear Hall Effect Sensor 148k 103SR Series Analog Position Sensors 154k 103SR Series Digital Position Sensors 131k 2SSP Series Digital Position Sensors 124k Analog Solid State Position Sensors 62k Digital Solid State Position Sensors 73k GT1 Series Hall Effect Gear Tooth Sensors 213k SR3 Series Digital Position Sensors 126k SS10 Series Digital Position Sensors 117k SS40 Series Digital Position Sensors 97k SS100 Series Digital Position Sensors 209k SS400 Series Digital Position Sensors 238k SS49/SS19 Series Analog Position Sensors 140k SS94A Series Analog Position Sensors 126k SS94B1 Series Analog Position Sensors 139k کاربرد مغناطیس در خودرو شمع شمع در تئوری کاملا ساده است : آن الکتریسیته را از میان یک فاصله( دهانه شمع) به جرقه تبدیل می کند. تقریباً شبیه به یک آذرخش . الکتریسیته باید در یک ولتاژ بسیار بالا یی به منظور عبور از میان یک فاصله( دهانه شمع) و تولید جرقه خوب وجود داشته باشد . ولتاژ در شمع می تواند بین 40000 تا 100000 ولت باشد . شمع در مرکز چهار سوپاپ در هر سیلندر قرار دارد . شمع باید یک مسیر عایق برای عبور این ولتاژ بالا به سمت پایین الکترود داشته باشد ،تا از یک فاصله (دهانه شمع) بتواند بجهد و به سمت بدنه موتور (الکترود اتصال به زمین) هدایت شود .همچنین شمع باید گرمای زیاد و فشار داخل سیلندر را تحمل کند و باید طوری طراحی شود که رسوبات حاصل از افزودنی های سوخت روی آن جمع نشود . شمع ها از یک قطعه الحاقی سرامیکی برای عایق کردن ولتاژ بالای الکترود استفاده می کنند . که این اطمینان میدهد که جرقه جزء نوک شمع، در جای دیگر شمع ایجاد نمی شود ، این قطعه الحاقی دو کار را انجام می دهد و به از بین رفتن رسوبات کمک می کند . سرامیک هادی گرمایی نسبتاً ضعیفی است ، بنابراین این مواد در طول این عملکرد کاملاً گرم می شود و این گرما با,ث از بین رفتن رسوبات روی الکترود می شود . بعضی خودرو ها به شمع گرم نیازمندند. این نوع شمع طراحی شده با یک قطعه الحاقی سرامیکی که سطح تماس کوچکتری با قسمت فلزی شمع دارد . این امر باعث کاهش انتقال حرارت از سرامیک می شودپس سرامیک گرمتر می شود و بنابراین رسوبات بیشتری از بین می رود ( می سوزد) . شمع های سرد با سطح تماس بیشتری طراحی می شوند و این باعث می شود که رفته رفته سردتر شوند . تفاوت بین شمع سرد و گرم در شکل نوک سرامیکی آنهاست . سازندگان خودرو شمع های مخصوصی ( از نظر دما) برای انواع خودرو انتخاب می کنند . بعضی خودرو ها با عملکرد بالای موتور به طور طبیعی گرمای زیادی تولید می کنند بنابراین آنها به شمع سرد نیاز دارند . اگر شمع زیاد گرم شود می تواند سوخت را قبل از این که جرقه بزند مشتعل کند بنابراین مهم است که شمع مناسبی بر روی خودروتان نصب شود . در ادامه خواهیم آموخت که کویل چگونه ولتاژ بالای مورد نیاز را برای ایجاد جرقه تولید می کند . کویل کویل وسیله ی ساده ای است . در اصل یک تبدیل کننده ولتاژ بالا است ، که از دو سیم پیچ تشکیل شده است . یک سیم پیچ از سیم ها ، سیم پیچ اولیه نامیده می شود، ک اطراف سیم پیچ ثانویه پیچیده شده است . سیم پیچ ثانویه به طور نرمال دارای صد ها دور بیشتر از سیم پیچ اولیه است . جریان از باتری به سمت سیم پیچ اولیه ی کویل جاری می شود . جریان سیم پیچ اولیه می تواند توسط پلاتین یا ادوات حالت جامد در سیستم های جرقه زنی الکتریکی ، به طور ناگهانی قطع شود . اگر شما فکر می کنید کویل شبیه یک آهنربا است ؟ بله درست حدس زده اید . اما آن همچنین یک بوبین ( القا گر) است. اساس عملکرد کویل شبیه به قطع ناگهانی مدار توسط پلاتین است . میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه به سرعت فرو می پاشد . سیم پیچ ثانویه توسط یک میدان مغناطیسی قوی و متغیر احاط می شود . این میدان جریانی در کویل القا می کند . یک جریان با ولتاژ بسیار بالا (بیش از 100000 ولت ) به دلیل شمار زیاد دور های سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود . سیم پیچ ثانویه از طریق وایر دلکو را با این ولتاژ تغذیه می کند . بالاخره یک سیستم جرقه زنی به دلکو نیاز دارد . دلکو دلکو چند کار را مدیریت می کند . اولین کار دلکو توزیع صحیح ولتاژ بالای کویل به سیلندر است . این کار توسط یک درپوش و چکش برقی انجام می شود . کویل به چکش برقی متصل شده است که در داخل درپوش می چرخد. چکش برقی بر روی کنتاکتها می چرخد . هر سیلندر یک کنتاکت دارد . نوک چکش برقی با عبور از هر کنتاکت یک پال ولتاژ بالا از کویل را به کنتاکت می دهد . پالس های جرقه از میان یک فاصله کوچک بین چکش برقی و کنتاکت عبور می کنند (بدون تماس به هم ) و سپس توسط وایر به شمع مخصوص هر سیلندر می رسند . موقعی که شما موتور را تنظیم می کنید یکی از وسایلی که باید تعویض شود ، چکش برقی و درپوش است ( به دلیل اینکه بعد از مدتی جرقه زدن کهنه می شوند). همچنین سیم ها ( وایرها) نیز کهنه می شوند و عایق شان از بین می رود . این می تواند دلیل بعضی از مشکلات بسیار مبهم موتور باشد . دلکوها ی قدیمی با پلاتین بخش دیگری در نیمه پایینی دلکو دارند که این بخش کار قطع کردن جزیان کویل را انجام می دهد. اتصال به زمین کویل به پلاتین متصل است . بادامکی که در مرکز دلکو قرار دارد اهرم وصل شده به پلاتین را فشار می دهد . هر بار گکه بادامک اهرم را فشار می دهد آن پلاتین را باز می کند . این امر باعث می شود که کویل به طور ناگهانی اتصال به زمین را از دست بدهید و یک پالس ولتاژ بالا را تولید کند . پلاتین همچنین تایمینگ جرقه را کنترل می کند آنها ممکن است یک آوانس خلائی یا یک آوانس گریز از مرکز داشته باشد . این مکانیسم آوانس، زمان جرقه زنی را متناسب با سرعت و بار موتور تنظیم می کند . تنظیم زمانی جرقه زنی به قدری برای عملکرد موتور بحرانی است که بیشتر خودرو ها از پلاتین استفاده نمی کنند بنابراین به جای آن، آنها از یک سنسور که موقعیت دقیق پیستون را به واحد کنترلی موتور (ECU)می فرستد ، استفاده می کنند . سپس کامپیوتر موتور یک ترانزیستور رابرای قطع و وصل جریان کویل کنترل می کند . در قسمت بعدی نگاهی به آوانس در سیستم های جرقه زنی مدرن ( سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ) خواهیم داشت. سیستم های جرقه زنی بدون دلکو در سالهلی اخیر ممکن است شما در باره خودروهایی که نیاز به تنظیم اولیه در 100000 مایل دارند ، شنیده باشید . سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ، یکی از تکنولوژی هایی است که زمان تنظیم موتور را به تعویق می اندازد . سیستم های بدون دلکو به جای یک کویل اصلی برای هر شمع یک کویل دارند که مستقیماً روی شمع قرار دارد . کویل در این نوع سیستم ها همانند سیستم های که کویل مرکزی داشتند کار می کند واحد کنترلی موتور ترانزیستور را برای قطع کردن اتصال به زمین مدار کنترل می کند که جرقه تولید شود . ECU کنترل تمام تایمینگ جرقه را برعهده دارد. سیستم های شبیه به این بعضی مزایای قابل توجهی دارند . اولاً، دلکو ندارند ، در نتیجه مشکل کهنه شدن آن وجود ندارد همچنین وایر های ولتاژ بالای شمع وجود ندارند که از بین بروند . و سرانجام اینها کنترل تایمینگ منظمی را فراهم می کنند که می تواند بازده و آلایندگی را بهبود بخشد و به طور کلی قدرت موتور را افزایش دهد . سنسورهاي امپدانس مغناطيسي و تشخيص بيماري ديسفاژي، بلعيدن يك لقمه راحت ديسفاژي (dysphasia) يكي از بيماري‌هاي دستگاه گوارشي است كه باعث ايجاد مشكلاتي در بلعيدن غذا و حتي بزاق دهان و در مواردي سبب عفونت سيستم تنفسي در فرد بيمار مي‌شود. ديسفاژي در اغلب بيماران نتيجه اختلالات نورولوژيك است كه مي تواند در هر يك از مراحل بلع طبيعي ،ايجاد شود. از آنجا كه ديسفاژي تقريبا تمامي ابعاد سلامتي فرد را تحت تأثير قرار مي دهد بنا‌براين تيم درماني شامل پزشك عمومي، متخصص ENT آسيب شناس گفتار و زبان ، متخصص گوارش، متخصص مغز و اعصاب، راديولوژيست، متخصص تغذيه، روانپزشك ، متخصص ريه و سيستم تنفس، دندانپزشك و جراح عمومي است. آزمايش نحوه بلعيدن بزاق دهان در دفعات مـخـتـلــف (RSST) روشــي بــراي پــي بــردن بــه ديسفاژي در افراد است. RSST روشي ساده و بي‌خطر براي تشخيص ديسفاژي است. پس از به دست آمدن نتيجه RSST ، با استفاده از ويدئو فـلـوروسـكـوپـي اشـعه ايكس صحت تشخيص ديـسـفـاژي بـررسي مي شود. در حال حاضر با پـيـشـرفـت تكنولوژي مي توانيم اين تست را با اسـتـفـاده از سـنـسـورهـاي امـپـدانـس مـغناطيسي (Magneto-Impedance Sensor) و با دقت بالاتر و بسيار سريع تر از گذشته انجام دهيم و علاوه بر اين نويز ناشي از حركات بدن را نيز به حداقل بـرسـانـيـم. ‌ سنسورهاي MI داراي تنوع زيادي است. در انـواع تجاري، سر ‌ سنسورهايMI شامل يـك سـيـم از جـنـس مـاده بـي شـكـل است . اين سـاخـتـار سـنـسـورهـا از مـيـنـيـاتـور سازي آن ها جـلـوگـيـري مـي‌كـنـد. بـه هـمـيـن سـبـب مـطـالـعه برروي سنسورهاي MI از نوع فيلم نازك از سال 1998 بـــه شــكــلـــي جـــدي آغـــاز شــد. در ايــن نــوع از سنسورهاي MI، امپدانس فيلم هاي مغناطيسي بر پايه اثر پوستي و تغيير نفوذپذيري مغناطيسي نسبت به ميدان خارجي اعمال شده به فيلم نازك تغيير مي كند. علائم بيماري ديسفاژي ناتواني در بلعيدن مواد غذايي و حتي بزاق دهان خودشان (شايع ترين علامت) سرفه كردن در هنگام خوردن و نوشيدن يا بلافاصله بعد از آن ضعيف شدن صداي فرد در حين خوردن يا اندكي پس از آن وجود صدايي وزوز مانند در مسير تنفسي در حين دم و بازدم ابتلاي بيمار به عفونت سيستم تنفسي(پنومني) به دليل آسپيراسيون مكرر ورود مواد غذايي به مسير هوايي (آسپيراسيون كاهش وزن و ايجاد علائم سوء تغذيه به علت كم خوري‌هاي بيش از حد بالا رفتن درجه حرارت بدن از5/1 دقيقه پس از غذا خوردن به طور كلي علائم اختلال بلع در بيماران مبتلا به سكته هاي مغزي از نوع آمبوليك و بيماران سرطاني پيش رونده است و با گذشت زمان باعث بروز ناتواني بيشتري خواهد شد. بيماران مبتلا به اين اختلال از به هم خوردن روند طبيعي زندگي شان و ايجاد ناراحتي در تغذيه دچار نابساماني هاي جسمي و روحي مي شوند. علل فيزيولوژيكي پزشكي ديسفاژي 1) اختلالات عصبي شناختي و ضربه مانند :عفونت مغز و ساقه مغز ، پاركينسون، M.S، فلج اطفال، دمانس و فلج مغزي ، سكته مغزي و ...... 2) ضايعات ساختاري مانند: وب مادرزادي ، نئو پلاسما، تيرومگالي و .... 3) بيماري هاي بافت تماسي مانند: ديستروفي ماهيچه، پلي ميوزيس 4) اثرات جانبي مانند اثرات ناشي از جراحي، داروها و فيبروز ناشي از راديولوژي، سوختگي ها 5) ناهنجاري هاي مادرزادي يا آناتوميك مانند: شكاف كام و لب، ناهنجاري هاي زبان، شكاف حنجره سنسورهاي امپدانس مغناطيسي (MI Sensor) سنسورهاي امپدانس مغناطيسي (Magneto-Impedance Sensor) يا به طور خلاصه MI Sensor ها همانطوركه از نامشان مشخص است، بر پايه اثر امپدانس مغناطيسي كار مي كنند. بر اين اساس، امپدانس يك ماده مغناطيسي كه فاقد ساختار معيّني است در صورت اعمال ميدان مغناطيسي خارجي كه داراي فركانس بالايي باشد تغيير مي كند. ‌معـادلـه زيـر ارتبـاط بين اين امپدانس با ساير پارامترهاي ماده مغناطيسي را نشان مي‌دهد: پارامترهاي موثر در معادله امپدانس مغناطيسي عبارتند از : امپدانس ماده مغناطيسيz= قطر ماده مغناطيسيa= مقاومت نسبي!= مقاومت جريان مستقيمRdc= فركانس جريان اعمال شده= نفوذپذيري مغناطيسي محيط= ميدان مغناطيسي خارجيHex= ارزيـابـي حسـاسيـت سنسورهاي MI به دليل وابستگي آن به تغييرات امپدانس ماده مغناطيس شونده در فركانس بالا بسيار مهم است. در اين سـنـســورهـا، امپـدانـس در فـركـانـس‌هـاي پـاييـن بـسـيار كم است و با افزايش فركانس بسرعت تغيير مي كند ، بدين لحاظ يك سنسور MI بايد حساسيت و قدرت تفكيك پذيري بسيار بالايي داشته باشد. ويژگي هاي ‌ سنسورهاي Magneto-Impedance Sensor (MI ‌حساسيت بالا براي تشخيص انواع ميدان هاي مغناطيسي ‌داراي حساسيت mV/mG40 ‌داراي باند فركانسي Hz5 -3/0 ‌قدرت تفكيك پذيري بسيار بالا با تكنيك فيلم ضخيم ساخته مي شوند. امپدانس بسيار كم در فركانس هاي پايين برخي از كاربردهاي ‌ سنسورها ي MI از جمله كاربردهاي اين سنسورها مي توان به يـافـتـن مـكـان جغرافيايي وسائل نقليه به كمك مـيـدان مـغـنـاطـيـس زمـيـن، سيستم اندازه گيري حركت دندانه اي، محرك ها و نوارهاي نقاله، مــتـــال دتــكــتـــورهـــا در مــعـــادن، انـــدازه گــيــري نفوذ‌پذيري مغناطيسي اجسام و ... اشاره كرد. نحوه طراحي ‌ سنسورهاي MI روش طـراحـي ايـن سـنـسـورهـا بـديـن شـكل است كه ابتدا به عنوان مثال از يك سيم پيچ مسي در ابعاد كمتر از 10 ميكرون بخش اوليه سيم پيچ (اين بخش را سيم پيچ باياس مي نامند) ايجاد و سپس برروي آن لايه نازكي از ماده عايق،معمولا 3O2Al، نشانده شده و سپس لايه نازكي از ماده MI به عنوان هسته مغناطيسي (معمولا تركيب NiFe بـــه صـــورت %81 نــيــكــل و %19 آهــن) بــه ضـخامت 1 تا 5 ميكرون نشانده شده و مجدداً روي آن ماده عايق و سرانجام ثانويه سيم پيچ (به عنوان سيم پيچ فيدبك منفي) نشانده مي شود. ابعاد هسته مغناطيسي NiFe مي تواند از 200 تا 1500 ميكرون درطول و 2 تا 15 ميكرون در عرض و 5 تــا 5/0 مـيـكـرون در ضـخـامـت تـغـيـيـر كـنـد. همچنين نسبت ابعاد را مي توان به صورت كلي 2000:200:2 (ضخامت:عرض:طول) نشان داد. روش تشخيص ديسفاژي با سنسورهاي MI باپيشرفت‌هاي اخير در تجهيزات آزمايشگاهي مي توان تست RSST را با استفاده ازسيستم هاي اتوماتيك و با بهره گيري از سنسورهاي امپدانس مغناطيسي و قطعه مغناطيسي نئوديميوم (شكل 2) انجام داد. سنسـور هـاي امپـدانس مغناطيسي مي توانند حركات ماده مغناطيسي را از طريق تغييرات ميدان مغناطيسي آن تشخيص دهند . ماده مغناطيسي به قسمت ناي در فرد مي‌چسبد و با فرستادن امواج به سنسور حركت هاي ناي كه ناشي از بلعيدن فرد تحت آزمون را نشان مي دهد و با استفاده از اين روش مي توان ميزان حركت هاي ناي و بلع را در فرد سنجيد. روش اول در ايـن روش تنهـا يـك سنسـور استفـاده مـي شـود كـه بـر روي قسمت من اوبريم (Manubriom) بيمار قرار مي گيرد تا توسط بزاق يا انجام عمل بلع توسط بيمار حركت نكند ، چرا كه سنسور امپدانس مغناطيسي بايد ميدان هاي مغناطيسي ناشي از قطعه مغناطيسي را دريافت كند و در صورت حركتش بر اثر عمل بلع و بزاق ، ممكن است در عملكرد آن ايجاد نويز و اختلال شود. روش دوم در ايـــــن روش از دو ســنــســـــور امــپـــــدانــــس مغناطيسي استفاده مي شود كه MI سنسور بر روي اســتــخــــوان شــــانـــه قـــرار گـــرفـتـــه و تـنـهـــا حركت‌هاي بدن را حس مي كند ، در حالي كه سـنـسـور اول علاوه بر حركات بدن ، حركات ناشي از بلع غذا توسط فرد را نيز ثبت مي كند. اين شـرايـط ايـن امـكـان را مي دهد كه با استفاده از تـفـاضـل دو سـيگنال و حذف سيگنال ناشي از حـركـات بـدن بـيـمـار(نـويـز) ، سيگنال خروجي مربوط به بلع غذا حاصل مي شود. سـيـگـنــال هــاي خــروجــي از سـنـسـور آنـاليـز مي‌شود و مقدار و تعداد دفعات بلع براساس الـگوريتم آستانه سنجيده مي شود (شكل5 ) و حـداكـثـر ولـتاژ خروجي سنسور، حداقل ولتاژ خــروجــي سـنـســور، مـتــوســط ولـتــاژ خـروجـي سنسور و اولين سطح آستانه و دومين سطح آستانه هستند كه به ترتيب توسط روابط (1) و(2) محاسبه مي شوند. وقتي كه سيگنال خروجي از بـيشتـر واز كمتـر بـاشـد تعـداد دفعـات بلـع فـرد افـزايـش يـافـته است و زماني كه پس از سه بار تكرار اين حالت پيش نيايد ، مي توان نتيجه گيري كرد كه شرايط فرد تحت آزمون عادي است