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.     

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.     

基于非品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。     

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。     

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).     

外镀铜层玻璃包裹丝的巨磁阻抗效应

首先利用高频感应加热熔融拉丝法制备了Fe_(73.0)Cu_(1.0)Nb_(2.0)Si_(13.5)B_(9.0)玻璃包裹非晶丝;然后在氮气保护下480～650℃之间退火0.5 h;最后利用化学镀方法在570℃退火的玻璃包裹丝上沉积了一层铜,构成复合结构丝.利用扫描电镜测量了材料的几何尺寸,研究了玻璃包裹丝退火前后及复合结构丝的巨磁阻抗效应.结果表明,材料的软磁特性改善提高了材料的磁阻抗比,铜层与磁性层之间的电磁相互作用也影响磁阻抗比.     

焦耳热调制CoFe基微丝的GMI与畴结构相关性分析

采用常规焦耳热退火调制熔体抽拉Co68.15Fe4.35Si12.25B13.75Nb1Cu0.5非晶微丝的巨磁阻抗效应,并观测不同电流幅值(0 mA～100 mA)退火后微丝表面磁畴结构,分析其磁阻抗性能与畴结构的相关性,以此提出表征微丝GMI效应的一种方法.研究结果表明:随着退火电流幅值的增大,磁阻抗效应比值呈现先增大后减少的变化规律.制备态时,微丝内部残余较大径向应力,表面周向畴较弱,磁阻抗效应较低.80 mA焦耳热退火后,其表面周向畴规则分布,阻抗比值[Z/Z0]max(％)值达到114.0％,对应的场响应灵敏度为127.7％/0e;100 mA焦耳热退火后,大量焦耳热促使微丝内部局域晶化较明显,其磁畴壁出现钉扎现象,周向畴被破坏,阻抗性能降低.     

反馈式巨磁阻抗弱磁传感器的设计与实现

为提高基于巨磁阻抗(GMI)效应的弱磁传感器的性能,该文研究了Fe基非晶带在纵向激励下的GMI特性.建立和分析了传感器反馈模型,设计了反馈式GMI弱磁传感器.由CMOS集成反相器组成脉冲激励电路,由峰值检波电路、低通滤波电路、差分放大电路及电压跟随器组成信号调理电路,由仪用放大器、低通滤波电路、电阻和电感组成负反馈电路.利用亥姆霍兹线圈和标准恒流电源组成标定系统,对该传感器进行了加反馈和不加反馈两种情况下的对比测试.实验结果表明:在外加磁场强度为-2.5～2.5Oe范围内,该反馈式GMI弱磁传感器较无反馈的GMI弱磁传感器的线性度指标提高了41％;传感器输出的漂移在不加反馈时为10～20 mV/h,加入负反馈后在无外加磁场时为2 mV/h,在外加磁场强度为2.5Oe时为3 mV/h;传感器的截止频率在未加反馈时约为2 kHz,加入负反馈后提高到了4 kHz以上.     

热处理过程中Co基非晶丝的层间耦合作用对GMI效应的影响

用氢氟酸去掉Co69.20Fe4.16Si12.35B10.77Cr3.42Mo0.1非晶玻璃包裹丝的玻璃层,获得了高纯度的Co基非晶丝,再对非晶细丝在空气或氢气保护中进行了退火处理,研究了退火过程中退火温度和退火时间对Co基非晶丝巨磁阻抗效应(GMI)的影响.研究发现,随着退火温度升高和退火时间加长,Co基非晶丝巨磁阻抗表现出非单调且非对称的变化,灵敏度随着退火温度的升高和退火时间的加长表现为先增大后减小的行为.在退火温度为673K,退火时间为9h的条件下,磁阻抗的灵敏度最高,可达227%.分析指出氧化层和纳米晶芯层的耦合相互作用可能是Co基非晶丝软磁性能得到改善的主要原因.     

Co68.25Fe4.5Si12.25B15非晶丝的几种典型GMI图线分析

用熔融抽拉法制备了Co68.25Fe4.5Si12.25B15非晶丝材料.交变电流频率为100kHz时,分别测量了制备态、纵向张应力和纵向交流电流焦耳热处理时的巨磁阻抗(GMI)效应,发现了一些在给定条件下的新的GMI图线,并且在交流电流热处理后发现了具有较高磁场灵敏度的GMI效应.利用GMI效应的有关理论对不同GMI图线分别进行分析,深化了对GMI效应的物理机制及产生过程的认识.     

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。     

汽车安全气囊磁电式传感器的设计与研究

该文论述了汽车安全气囊磁电式传感器的工作原理。对传感器进行了结构设计和电路设计。同时对加工的传感器样机进行了模拟冲击实验。提出的传感器具有较大的测量范围。加速度为０ 到５８８ ｍ／ｓ２ ,时间脉宽为０ 到２０ ｍｓ 可调。识别电路具有峰值和时间双重判别。该传感器是一种新型的汽车安全气囊传感器。     

采用微线结构传感器的高压电机定子绝缘监测系统的研究

局部放电在线检测技术是高压旋转电机定子绕组绝缘监测的有效方法。介绍了一套对大型汽轮发电机和高压异步电动机进行在线局放检测的系统 ,该系统采用一种基于微线理论的新型放电传感器 (简称 MSL S)获取局放信号。详细地研究了该传感器的特性 ,并在实验的基础上研究了该系统的抗干扰能力 ,结果表明该系统有更好的抗干扰性能。同时 ,对放电量的标定问题进行了讨论 ,指出检测系统的输出信号受检测电路的频率特性、局放信号本身的频谱和从放电点到传感器的传递函数诸因素的影响。对于电机这一类绕组型的绝缘结构 ,视在放电量的标定是与放电点的定位密切相关的。     

基于霍尔效应的可调式直流电压传感器的研制

作者针对遥控、遥调,遥信和遥测的4遥监控系统中对直流电压高精度的隔离传送和检测的要求,应用基于霍尔效应的磁平衡原理和调比例电路,研制了传感精度高、线性度好、温度漂移小、传送比例连续可调的传感器,并与光耦(光电式传感器)进行了比较,结果表明:在温度变化的环境中,该传感器隔离传送直流电压的精度优于光电传感器28倍     

各向异性磁传感器在车辆检测中的应用

针对现代数字化车辆信息检测的要求,提出了一种采用各向异性磁阻传感器(AMR)进行车辆检测的方法,利用2个各向异性磁阻传感器组成的三轴测试电路,应用基于阈值的车辆判别方法,在地球弱磁场下进行车辆检测试验.通过对磁阻传感器采集的数据进行分析和处理,结果说明AMR传感器应用在停车场车位检测等领域具有一定的优势.     

基于调频式涡流传感器的金属微位移检测电路的设计

涡流传感器具有对介质不敏感、非接触的特点，广泛应用于金属检测中。本文研究一种基于调频式涡流传感器的金属微位移检测电路，采用最小二乘法处理实测数据，探索位移与检测信号的线性关系，实测数据的拟合曲线表明，该电路能在0到4．2 mm小位移内呈现比较好的线性关系。     

脉冲远场涡流检测中磁场抑制技术研究

通过传感器结构的合理设计,脉冲远场涡流可用于飞机机身非磁性金属结构中缺陷的检测,但是,传统远场涡流信号微弱,检测灵敏度不高,因此,如何实现对远场涡流的磁场抑制与信号增强,从而改进和提高其检测能力是一个关键问题。本文从抑制远场涡流磁场直接耦合分量的角度出发,仿真设计了带有不同屏蔽结构的传感器模型,分析了不同材料的屏蔽效果,比较了不同模型的缺陷检测灵敏度以及对大厚度平板的检测能力。研究结果表明,基于高导磁材料屏蔽盘的连通磁路传感器对直接耦合分量具有较好的抑制作用,可以缩短过渡区,拉近激励与检测线圈间的距离,提高缺陷的检测灵敏度,其对非磁性平板的检测厚度可扩展至25mm。     

高精度故障电弧检测多传感器数据融合算法

 由于故障电弧的物理特性复杂, 且电路中存在与故障电弧波形相似的负载, 因此传统 检测故障电弧的方法误判率较高. 提出了一种多传感器数据融合算法, 用于提高故障电弧的检测精度. 该算法包括自适应加权融合算法和神经网络融合算法, 实现了对温度传感器、声音传 感器和弧光强度传感器所获取的传感信号的数据融合. 自适应加权融合算法克服了单个传感 器的不确定性, 实现了同质传感器中故障电弧特征的提取, 为神经网络融合算法提供了精确的测试样本数据; 神经网络融合算法可自行调整各类异质传感器的权重, 使故障电弧的辨识率更高. 实验结果表明, 该算法可有效提取故障电弧的特征, 辨识精度超过98%, 实现了高精度的故障电弧检测.     

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。     

非介入式超声波液位检测系统设计

设计了超声波液位检测系统,只需将探头侧贴在容器外壁上就能够检测探头所在位置液位的有无,并用红绿指示灯指示,可以在不破坏压力容器的情况下实现液位检测。本文重点设计了超声波高压脉冲发射电路、限幅保护电路、信号放大电路、检波电路及结果指示电路。最后通过用一组比较器输出的高低电平控制红绿指示灯的亮灭以显示测量结果。