薄膜磁传感器是由软磁薄膜和平面线圈复合而成的薄膜线圈。软磁薄膜在磁化过程中,其磁导率会随外磁场发生变化,致使平面线圈的电感值也随之发生变化,从而实现对磁场的测量。与现有的基于磁阻/磁阻抗效应、霍尔效应、磁通门和超导量子干涉技术等磁传感器相比,薄膜磁传感器具有体积小、结构简单、易于加工集成和微型化等优点,在通信、勘探、导航、工业检测等领域具有广阔的应用前景。本文研究对象是薄膜线圈,研究了影响薄膜线圈灵敏度的因素以及提升薄膜线圈灵敏度的方法,并通过有限元仿真和物理实验对该灵敏度提升方法进行了验证。主要研究与实验内容归纳如下:（1）分析了薄膜线圈的传感过程,即外磁场通过改变软磁薄膜的磁导率使得线圈电感值发生变化。依据该传感关系,研究了提升薄膜线圈灵敏度的两条途径:1)提高软磁薄膜的磁导率对外磁场的敏感程度;2)提高薄膜线圈的电感值对软磁薄膜磁导率的敏感程度。（2）研究了提高薄膜磁导率对外磁场的敏感程度的方法。测试了现有几种软磁材料制成的软磁薄膜的磁特性,结果表明,软磁薄膜的有效磁导率受退磁效应限制。从微观和宏观上分析了改善退磁效应、提高软磁薄膜有效磁导率的两种方法:1)从微观上改变磁性材料中磁性粒子的形状和体积分数;2)从宏观上调整软磁薄膜的尺寸。研究了通过在薄膜表面设计凹槽来提高薄膜磁导率的方法。该方法有两个优点:1)通过减小局部厚度来改善退磁效应,从而提高薄膜有效磁导率;2)利用凹槽槽壁产生的杂散磁场,对薄膜的有效磁导率进一步增强。采用超精密机械加工的方法可在薄膜表面加工深度、宽度均达到微米级的凹槽结构。VSM测试结果表明,沿薄膜长度方向,带凹槽的薄膜的最大有效磁导率和平整薄膜相比可提升104.5%,在外磁场0～100Oe变化范围内,有效磁导率的变化率提升了182.2%。（3）研究了提高薄膜线圈电感值对薄膜磁导率的敏感程度的方法。研究了平面线圈的自感、互感及薄膜尺寸对线圈电感值的影响。推导了带凹槽的薄膜线圈的电感值表达式。理论计算及仿真结果表明,凹槽可提高薄膜对线圈激发的磁场的汇聚效果,提高了薄膜线圈的电感值,并使得薄膜磁导率发生改变时,线圈电感值随之的变化率更高,这种提升效果随凹槽深度的增加而更明显。（4）对薄膜磁传感器的灵敏度提升进行了仿真分析和物理实验。仿真结果表明,凹槽结构能够有效提升薄膜磁传感器的灵敏度,且提升效果随凹槽深度及凹槽密度的增大而增大。因此,在薄膜表面加工足够深且排列足够密集的凹槽,可将所得的薄膜磁传感器的电感值变化率有效提升。将超精密机械加工所得的薄膜与平面线圈复合得到带凹槽的薄膜磁传感器,并测试其电感值变化率及灵敏度。实验结果表明,改进后的薄膜磁传感器在频率500k Hz、峰峰值10m A正弦电流激励下,最大电感值可达到89.38μH、电感值变化范围可达到54.00μH、电感值变化率可达到152.63%,相比于不具备凹槽结构的原始薄膜磁传感器分别提升了9.67%、26.37%、42.42%。具有凹槽结构的薄膜磁传感器的灵敏度可达到3.25m V/Oe,相比原始薄膜磁传感器增强了12.85%。