基于GMR磁传感器芯片的弱磁探伤电路

巨磁电阻（GMR）传感器芯片是国际刚刚开始实际应用的一种磁场传感器。本文介绍了NVE公司的AA系列GMR芯片的工作原理，并设计制作了实物，可以成功探测周围磁场的变化，对金属管道进行检测和探伤。做出的成品具有体积小巧，成本低廉，灵敏度高的优点。     

基于CORDIC算法的磁编码器设计

利用两轴正交全桥GMR传感器芯片SAS012产生两路正交信号,并利用Cyclone系列FP-GA芯片EP1C6PQ240设计了一台磁编码器原型机.由于设计中采用了流水线结构的CORDIC算法,能很好地满足系统实时性要求,并进一步在FPGA中进行了数字滤波.在原型机上的实验测试结果表明,该磁电编码器8倍频输出结果稳定.     

0-1整数规划问题的巨磁电阻型DNA计算模型

给出了基于GMR(巨磁电阻)型DNA芯片技术的0-1整数规划问题的DNA计算模型。将问题的变量编码成DNA链,在GMR型芯片表面固定DNA探针,然后将被生物素标记的待分析目标DNA链与探针进行充分杂交,通过芯片上的GMR传感器对芯片上纳米磁珠的检测,以电信号方式输出,得到问题的解,避免了荧光分析中的信号转换而引起的失真。该模型具有较高灵敏度,信号检测和分析较为简单,对信号检测设备要求较低。     

海底布放磁传感器的磁定位方法的模拟实验研究

对基于磁场分量的定位方法和磁梯度定位方法进行了模拟实验研究.结果表明，磁定位方法为海底布放磁传感器定位是可行的，在测量条件一般的情况下，基于磁场分量的定位方法精度较高.分析了应用磁定位方法为海底磁传感器定位的工程实现条件，为实际中海底布放磁传感器的定位工作提供了一种思路.
     

一种新型磁刺激场测量用传感器

提出了一种用于磁刺激场测量的新型点磁场测量传感器的理论设计．通过对有解析表达式的刺激磁场实际测量和理论计算比较，传感器对点磁场测量误差小于±５％，可用于磁刺激场分布的准确测量．     

巨磁阻传感器在炉管渗碳层厚度模拟检测中的特性

裂解炉管在裂解石油的过程中,会发生渗碳现象.利用炉管渗碳层厚度增加,引起磁性增加的特性,采用巨磁阻传感器(GMR)检测磁性.在交流激励条件下,用铁片模拟渗碳层厚度变化,对巨磁阻传感器的激励频率、磁敏方向、探头正反行程的特性进行研究.结果表明:巨磁阻传感器在弱磁场的检测中,最佳激励频率为40～200Hz,巨磁阻传感器(GMR)元件应垂直于裂解炉管外壁,传感器能够响应不同的厚度,输出有规律递增或递减的电压.     

基于巨磁阻抗效应的非晶丝微磁传感器

在FeCoSiB非晶丝材料物理特性基础上,利用Fourier解析法对非晶丝的巨磁阻抗效应展开分析,对它的数学模型进行实验验证;进而探讨基于非晶丝传感元件的高灵敏度微磁物理场探测技术及电路实现途径,并以CPLD芯片为核心设计信号处理电路.实验结果证明:传感器在0～60μT的量程内具有较好的线性度,其分辨率可达0.1μT.这就解决了大多数磁传感器对地磁场、生物磁场等微弱物理量无法精确探测的缺陷,从而拓宽了磁传感器在微电子探测领域的适用范围.     

单畴磁膜磁阻效应的计算

对磁记录中使用的磁阻传感器的磁阻效应进行了定量分析，并提出了一种新的单畴磁膜退磁场的近似计算方法──平行线近似。计算结果表明，该近似比椭圆近似更好地反映了外磁场作用下单畴膜的磁荷分布。     

基于磁致伸缩效应的管道检测纵向导波模型

基于铁磁性材料在磁场作用下具有的磁、力学特性，推导了磁致伸缩无损检测技术在管道中检测导波模型．在静态偏置磁场和通过传感器激励线圈交变电流形成的交变磁场作用下，管道中产生弹性导波，由弹性导波运动方程，推导其位移表达式，由位移求出应变．根据逆磁致伸缩效应，应变导致磁感应强度的变化，其变化引起穿过接收线圈磁通量的改变从而推导出感应电压表达式．由此建立了作用在激励传感器线圈上的电流与接收传感器输出电压之间的定量关系，为磁致伸缩效应用于无损检测提供了检测理论和技术手段．     

垂直于膜面磁化的巨磁电阻传感器的微磁模拟

采用微磁模拟技术研究了一种高磁场传感器.该传感器的钉扎层采用垂直于膜面磁化的L10-FePt薄膜,感应层即自由层采用膜面内磁化的软磁NiFe薄膜.模拟计算表明,该传感器的磁场感应范围可提升到一个特斯拉,钉扎层的矫顽力和感应层的退磁场决定着该传感器的正负磁场感应窗是否对称.     

弱磁场激励下基于阵列磁传感器的缺陷检测方法

研究在弱磁场激励条件下,铁磁性材料试件16MnR在动载荷拉伸实验中的损伤检测问题。 基于巨磁阻芯片设计了新型阵列磁传感器,搭建了铁磁构件磁信号检测系统;对不同载荷循环阶段的试件表面磁信号进行了拾取,并利用小波变换有效地抑制了噪声干扰。 最后,对降噪后的磁信号进行C扫描成像,实现了弱磁场激励下试件损伤发展过程的磁信号成像显示。 该结果可为铁磁性试件疲劳损伤的在位检测提供一种新型检测方法。      

长线磁致伸缩位移传感器激励波的研究

讨论了长线磁致伸缩位移传感器中激励波的产生机理及分布特性,分别对永久磁铁磁场作用下磁致伸缩线材内外磁场和脉冲电流作用下线材内外的周向磁场进行了分析,讨论了在合成磁场作用下弹性波和固支波的相关机理,构建了相应的数据模型。通过建立有限元模型,使用ANSYS仿真平台进行了激励磁场的仿真模拟,获得了激励波的相关参数,为提高该种传感器检测精度提供了理论依据和实验数据。     

STM32的多传感器融合姿态检测

采用STM32微控制芯片作为主控芯片,搭载MPU6050传感器、HMC5883L磁场传感器,以四旋翼飞行器为平台进行载体姿态检测的实验.对比单一传感器和多传感器姿态检测的实验结果,结果表明:基于多传感器融合的姿态检测能弥补单一传感器检测姿态的不足,提高姿态信息的精确性.     

地磁场对焊枪高度跟踪的影响及减小方法

应用地球磁场理论对GMR磁传感器在焊接过程中焊枪的高度跟踪问题进行系统分析与研究.实验结果表明,采用模拟实验方法,对GMR和放大电路分别采用屏蔽和非屏蔽措施,在正常的工作电压、焊枪与工件的垂直高度为5.0 mm以及地磁场Z分量为26971 nT时,测得地磁场分量Z引起焊枪的高度变化高达5%,即0.3 mm;此外,结合不同纬度地区的地磁分布情况,得出了桂林与满归两地之间因地磁场影响造成的焊枪高度误差也可高达5.5%即0.3 mm以上.从而证明了这种焊枪高度跟踪检测传感器明显地受地磁地影响.为了减小其影响,采用磁法勘探中磁场补偿原理进行补偿,为电弧焊接非接触检测提供了一种新的方法.     

基于非晶丝GMI效应的微磁探测器

非晶丝具有优良的软磁和近零磁滞特性,为设计出灵敏度高、输出线性范围宽的微磁探测器,通过分析非晶丝巨磁阻抗(Giant Magneto Impedance,GMI)效应影响因素和存在的问题,设计了特殊结构的磁敏感元件,解决了带负反馈电路传感器电路复杂和双线圈绕制困难的问题。同时设计了高频脉冲电流发生器、信号预处理电路和数字信号处理模块,共同构成微磁探测器。对传感器和探测器分别进行了实验。结果证明:该传感器在±3Oe磁场范围内具有良好的线性,传感器磁场灵敏度可达65mV/Oe,并具有良好的温度稳定性;探测器的磁场分辨率为50μOe,能够灵敏探测微小铁磁物体。     

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

基于磁致伸缩逆效应原理,以超磁致伸缩棒为敏感元件研究了一种具有高灵敏度的新型超磁致伸缩力传感器,通过集成在结构内部的霍尔传感器测量磁通密度来实现静态力的测量.同时,为了提高传感器的测量灵敏度,提出了一种安装在霍尔传感器周围的不锈钢钢环的特殊结构.给出了超磁致伸缩力传感器的测量原理和设计过程,并通过实验研究确定了偏置磁场、预紧力和超磁致伸缩棒的尺寸等因素对传感器输出特性的影响规律,分别得到了传感器工作的最佳偏置磁场和预紧力,为超磁致伸缩力传感器的深入研究和精确控制提供了一种技术途径.     

非接触式磁致伸缩扭转导波传感器研制

针对钢管非接触式扭转导波检测的需求,基于Wiedemann效应设计了一种新型导波传感器,该传感器由永磁铁、回折线圈和屏蔽层组成.首先,采用ANSYS仿真软件研究了钢管中静态偏置磁场分布,并分析了传感器的工作原理,通过实验验证了传感器在钢管中激励和接收扭转导波的可行性.然后,分析了检测信号中噪声信号的产生原因,利用铜皮作为屏蔽层对回折线圈轴向段激励产生的周向动态磁场进行屏蔽,提高了检测信号的信噪比.接着,通过实验研究了传感器的频率特性,结果表明传感器的最佳激励频率与回折线圈的设计频率一致.最后,将传感器应用于钢管缺陷检测,结果表明该传感器能够识别出横截面积损失3%的周向刻槽缺陷.     

巨磁电阻的若干问题

本文综述了各向异性磁电阻(AMR)．巨磁电阻(GMR)，特大磁电阻效应(CMR)以及隧道磁电阻效应(TMR)的实验结果及理论模型     

滑坡深层位移磁定位测量方法研究

为解决滑坡深部监测孔因滑坡深部滑移剪断而失效的问题,将永磁体埋置于滑带以下,滑带以上安装磁传感器测量滑体相对位移.为了消除地磁以及环境磁场的影响,该磁定位方法以差分方式测量目标磁极周围磁场梯度并解算磁极空间位置.假设目标磁极为磁偶极子,推导了磁场梯度与空间位置的关系式.室内试验模拟了监测孔中磁极和磁传感器的空间关系,通过移动磁极模拟滑坡移动.试验数据表明如果监测孔中磁极与磁传感器距离为1.5m,磁极垂直于钻孔移动,在0～1.0m位移范围内分辨精度小于±2mm,在1.0～1.5m范围内分辨精度小于±5mm.从而解决了常用钻孔倾斜仪监测时当变形较大时不能监测的难题.     

交流永磁同步电动机弱磁磁控制

提出了一种模拟式永磁同步电动机的弱磁控制方式，建立了一个函数发生器，在实际速度高达某一数值之后，函数发生器就根据某一规律送出弱磁分量电流Ｉｄ；由速度调节器根据指令速度与实际速度之差产生转矩电流分量Ｉｑ。旋转变压器作磁场定向的位置传感器，提供ｓｉｎθ和ｃｏｓθ信号实现Ｉｄ和Ｉｑ的坐标变换。为了增加弱磁效果，电机转子由永磁部分和各向异性的磁阻部分组成。实验结果表明，加Ｉｄ进行弱磁控制，永磁同步电动机速