基于纵向激励的铁基非晶带弱磁传感器研究

为研制高性能的弱磁传感器,通过纵向激励方式,使得铁基非晶带Fe78Si9B13具有高巨磁阻抗(GM I)效应。在传感器电路设计中,RC反相振荡电路与开关管构成脉冲信号发生电路;峰值检波电路、无源低通滤波电路与AD620差分运算电路构成信号调理电路;由双运放组成的V/I转换电路作为负反馈电路。对基于GM I效应的弱磁传感器的输出进行了试验标定与数据分析。测试结果表明:在磁场-210μT至210μT范围内,灵敏度为5.7 mV/μT、线性度为0.87%,重复性为0.63%,迟滞误差为±0.36%,达到了实际的弱磁场测试要求。     

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。     

多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制

根据多分量地震监测系统AETA的技术需求, 完成一种感应式磁传感器的研制和工业化实现。通过分析电磁扰动的监测需求, 确定感应式磁传感器磁棒的各项设计参数, 并提出较优材料选取以及结构设计方案。磁棒的设计指标为0.1 Hz~10 kHz, 工作温度范围为40~130℃, 监测的磁场强度范围为1~1000 nT, 灵敏度大于20 mV/nT@(0.1 Hz~10 kHz)。测试结果表明, 研制的磁传感器满足AETA的性能要求。该传感器已成功地投入应用, 正在大区域规模化布设。     

基于Fe基非晶薄带的宽线性GMI传感器

基于Fe76Si7.6B9.5p5C1.9非晶合金薄带的巨磁阻抗特性,研制了一种新型磁敏传感器.介绍了Fe76Si7.6B9.5P5C1.9非晶合金薄带的GMI特性及磁敏传感器的电路原理,并对磁敏传感器进行了性能测试.实验结果表明:该传感器的重复性好,迟滞误差小,线性范围广,并且在弱磁场作用下仍然可以保持良好的线性度,灵敏度为3.49mV/(A·m-1).     

磁致伸缩材料性能表征研究

磁致伸缩材料的磁致伸缩系数值与磁场强度大小、温度和材料种类等有关.它们分别由应变仪、高斯计及铂电阻为传感器,与计算机及其A/D,D/A扩展板组成数字表征系统.介绍了该计算机系统硬件的组成与配置、软件的编制与调试及测试结果分析.     

一种新型的果实尺寸传感器

应用巨磁阻抗(GMI)效应和杠杆原理,设计制作一种新型的果实尺寸传感器.该传感器可对果实尺寸实时监测,其测量范围为2～14cm,灵敏度为100mV/cm.     

基于霍尔元件阵列的缺陷漏磁检测技术研究

利用高灵敏度霍尔器件,设计研制了多通道阵列式漏磁检测传感器及信号处理电路.对不同几何参数的铁磁性试件缺陷进行了检测实验研究,该漏磁检测系统可实现地磁场激励和人工弱磁激励下的缺陷信号图像显示.探讨了基于多通道漏磁信号的缺陷表示方法,并利用人工神经网络技术对基于多通道传感器漏磁信号的缺陷反演问题进行了初步研究,表明利用霍尔元件阵列检测装置和人工智能信息处理方法,可以实现多通道漏磁信号与缺陷参数的非线性拟合,进而实现漏磁检测中的缺陷定量化分析.     

FeNi基非晶薄带的巨磁阻抗效应研究

采用甩带快淬法制备了FeNi基[(Fe50Ni50)77.5Cr0.5Si11B11]软磁非晶薄带,测试与分析了FeNi基合金薄带的微结构、静磁性能和磁阻抗.结果表明:FeNi基合金薄带在快淬态便具有良好的软磁性能和巨磁阻抗(GMI)效应,薄带的几何尺寸对其GMI效应有明显影响,尺寸为宽2 mm,长20 mm的薄带具有最佳GMI效应,在5 MHz下,最大纵向GMI比达到25.0%,最大横向GMI比达到19.7%.讨论了最佳几何尺寸样品的磁阻抗比在不同的频率下随外加直流磁场的变化规律.     

纵向驱动巨磁阻抗效应的研究进展

对纵向驱动巨磁阻抗(LDGMI)效应的特性、原理及应用技术的研究进行了综述,对学术界存在争议的LDGMI效应和巨磁阻抗(GMI)效应基本物理机制问题进行了评析.认为LDGMI效应和GMI效应的区别在于工作模式不同,而基本物理机制相同,在应用开发中两者各有优缺点,相互可以形成互补关系,而LDGMI效应相比GMI效应具有灵敏度更高、可靠性更高、适应性更灵活等优点,在新型磁敏传感器和新型磁性能测量仪器开发应用中LDGMI效应会发挥独特的优势.LDGMI效应前景光明,值得业界关注.     

低碳钢扭转过程弱磁信号变化及金属磁记忆效应

研究地磁场存在条件下扭转过程中低碳A3钢的弱磁信号变化和金属磁记忆效应.在扭转实验机上对A3钢弱磁信号变化和转矩变化之间的关系进行了实验研究,通过记录试件表面磁场强度垂直分量和所施加的转矩值,绘制出二者之间的关系曲线,分析了弹塑性阶段弱磁信号变化特点.磁信号在弹塑性区域发生变化的主要原因是磁畴在应力作用下的定向分布和位错对磁畴转向的阻碍作用.根据实验结果提出了通过设立弱磁信号的梯度阈值进行构件应力状态及微损伤判别的新方法.     

基于非晶丝巨磁阻抗效应的微磁物理场探测新体制

为提高导航、制导与引信等系统的目标探测和抗干扰能力,摆脱对GPS、伽利略等系统的依赖,在阐述非晶丝材料特性及其巨磁阻抗效应概念内涵和分析该领域国内外研究状况基础上,提出了一种基于非晶丝巨磁阻抗效应的微磁物理场探测新体制.讨论了导航、制导及引信等系统要实现基于非晶丝的微磁物理场探测需解决的几个关键技术,分别就非晶丝磁探测基本技术理论、非晶丝磁滞特性及其抑制/补偿技术、非晶丝磁探测器的高灵敏度实现技术、目标探测与识别、非晶丝探测器弹(轨)道环境适应性等问题进行了分析和阐述,并给出了其基本技术途径.最后对该体制的应用前景进行了展望.     

一类新型非晶丝微磁探测器在坦克静态 磁场分析中的应用

在了解FeCoSiB非晶丝材料物理特性的基础上,利用傅里叶解析法对非晶丝的巨磁阻抗效应展开分析,对其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0～1T的量程内具有较好的线性度,其分辨率可达100nT.并利用这种新型微磁探测器对地磁场变化的高灵敏性,分析坦克目标静态复合磁场的空间分布及通过特性,提高了数理模型的准确性.     

电流退火CuBe/绝缘层/NiCoP复合结构丝的磁化特性和巨磁阻抗效应

用化学镀的方法制备了CuBe/绝缘层/NiCoP复合结构丝,用2 A直流电流退火2 min.研究了退火对样品巨磁阻抗效应的影响,发现退火大幅度提高了样品的巨磁阻抗效应,最大磁阻抗比率ΔZ/Z由制备态时的42.3%提高到693.1%,增加了15.4倍.利用复数磁导率和等效电路研究了样品的磁化特性,并对电流退火增强复合结构丝巨磁阻抗效应的机理作了分析.电流退火消除内应力且改变样品的磁结构,使得退火样品的Δμ′和Δμ″远大于制备态样品,增强了样品的巨磁阻抗效应.     

数字式微量溶解氧传感器的研究

本文设计了由工作电极、辅助电极和参比电极组成的数字式微量溶解氧传感器及其工作系统的硬件电路,包括极化电压电路、信号采集电路和温度补偿电路。通过在零氧条件下对残余电流的测定及与瑞士Orbisphere公司的两电极型溶解氧检测仪对比检测的结果,表明该传感器达到了μg/L级的测量精度,不确定度仅为±3%。     

基于互相关算法的单丝取向度测量方法

为保证单丝生产的品质,针对单丝取向度进行测量,提出基于互相关算法的单丝取向度测量方法。该方法采用声速法测量单丝取向度,选用STM32 作为微处理器,并设计了激励脉冲放大电路与接收信号处理电路。微处理器产生的单脉冲经激励脉冲放大电路后传递至发送端压电陶瓷传感器使其产生振动,接收信号处理电路对接收端的信号波形进行滤波、放大等操作后送至微处理器进行AD( Analog-to-Digital) 采集与存储。 根据相关性原理,计算传感器在不同位置的接收时间差,已知传感器移动距离,即可计算声音信号在单丝中的 声速,进而可通过公式计算得到取向度,经实验验证结果表明,测量精密度优于1%。     

一种新型巨磁阻抗磁敏开关的设计

利用540℃和17．8MPa退火后的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金薄带具有宽平台和陡峻下降沿的巨磁阻抗特性研制了一款新型磁敏开关,并介绍了磁敏材料的GMI特性及磁敏开关的电路设计原理．实验结果表明：该磁敏开关的重复性好（2．06％）,迟滞误差小（2．71％）．     

遗传神经网络在GMI传感器设计中的应用

 巨磁阻抗（GMI）微磁传感器具有灵敏度高、响应速度快等突出优点,但其输出信号呈高度非线性特性。利用交流偏置方法产生非对称巨磁阻抗效应（AGMI）,对磁场传感器的线性度有一定改善,但仍存在线性范围小、线性误差较大的缺点。BP神经网络具有良好的自学习、自适应和非线性映射能力,但通常训练速度较慢、易陷入局部极小值;遗传算法有很强的全局寻优能力,但其局部搜索能力不足。为充分发挥二者优点,本研究提出一种基于遗传神经网络的传感器非线性误差校正方法,并针对所设计的GMI传感器,设计了适合本系统的遗传神经网络,可通过Matlab软件实现。结果表明,经过训练的网络输出结果有序,网络的非线性映射性能良好,能精确反映该传感器系统的函数关系。该方法运算快速、精度高,对智能GMI传感器的设计具有一定工程应用价值。     

GMI效应多特征表征方法研究

基于巨磁阻抗(GMI)效应的磁传感器在磁测量领域的具有大的应用前景。而阻抗模值特征的非线性特征,会限制传感器的测量效果。通过对GMI效应进行理论分析,并搭建实验系统对钴基纳米非晶丝材料进行测量和研究,提出了多特征表征的表征方法,采用阻抗模值特征和阻抗角特征相结合的多特征表征方式,能够消除单一特征的非线性特征的限制,拓展了敏感材料的测量范围,减小了非线性拟合误差,具有一定的意义和应用前景。     

高分子电阻型湿敏元件复阻抗的测量

为研究湿敏元件的湿度敏感特性, 在了解湿敏元件导电机理的基础上, 采用复阻抗分析法研究湿敏元件的湿度敏感特性。根据矢量法测量原理设计出有效的阻抗测量电路, 可对湿敏元件在不同湿度下的复阻抗进行测量, 且可实现在不同频率信号下对湿敏元件复阻抗的测量。测量系统主要由程控信号源和相敏检波电路两大部分组成, 分别采用DDS(Direct Digital Synthesizer)技术和模拟乘法器实现, 结构简单, 易于实现。实验结果证明了整个系统设计的可行性。