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《基于巨磁阻抗效應(yīng)的弱磁敏感技術(shù)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：TJ61+7密級：公開UDC：537編號：S2016-710-02中國艦船研究院碩士學(xué)位論文基于巨磁阻抗效應(yīng)的弱磁敏感技術(shù)研究作者：楊志成指導(dǎo)老師：楊昌茂研究員學(xué)科專業(yè)：檢測技術(shù)與自動化裝置宜昌測試技術(shù)研究所二〇一六年二月分類號：TJ61+7密級：公開UDC：537編號：S2016-710-02碩士學(xué)位論文基于巨磁阻抗效應(yīng)的弱磁敏感技術(shù)研究SensingTechnologyofWeakMagneticFieldBasedonGaintMagnetoImpedanceEffect指導(dǎo)教師姓名：楊昌茂職稱：研究員
2、學(xué)位申請人姓名：楊志成申請學(xué)位級別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：檢測技術(shù)與自動化裝置研究方向：磁場探測與信息技術(shù)論文提交時間：2016年2月培養(yǎng)單位：宜昌測試技術(shù)研究所學(xué)位授予單位：中國艦船研究院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文所有研究工作，均在導(dǎo)師指導(dǎo)下由作者本人獨(dú)立完成。引用的有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)已在論文中注明，并與參考文獻(xiàn)對應(yīng)。除論文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其它個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的研究成果。對本文研究作出任何貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在論文中以明確方式注明并表示感謝。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月
3、日摘要隨著新型磁性材料的發(fā)展，磁傳感器的種類得到了極大地豐富，同時，人們對于磁傳感器靈敏度、功耗、體積等性能指標(biāo)有了更高的要求，現(xiàn)有磁傳感器已經(jīng)越來越難以滿足這些指標(biāo)要求，因此需要研發(fā)新型磁傳感器。巨磁阻抗（Ganitmagneto-impedence，簡稱GMI）效應(yīng)是Mohri教授等人在20世紀(jì)90年代初期研究非晶絲特性時發(fā)現(xiàn)的，這種效應(yīng)是指某些軟磁材料的交流阻抗隨外界磁場變化而變化的現(xiàn)象。利用GMI效應(yīng)制作的磁傳感器具有高分辨力、低功耗、小體積等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、定位、流量檢測等領(lǐng)域，引起了人們的極大關(guān)注
4、。本文以863課題為依托，以GMI效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，對弱磁敏感技術(shù)進(jìn)行了研究。首先，以簡化GMI模型為基礎(chǔ)，通過磁化運(yùn)動方程求解磁導(dǎo)率張量，并將其代入到Maxwell方程組中，利用電磁波在非晶絲表面?zhèn)鞑r的傳播特性，求解出非晶絲阻抗的數(shù)學(xué)表達(dá)式，確定影響GMI效應(yīng)的因素及影響的機(jī)制。依據(jù)GMI效應(yīng)理論及數(shù)學(xué)模型，分析了GMI效應(yīng)中阻抗變化率與激勵方式、激勵頻率、非晶絲等效磁場、探頭規(guī)格、外界磁場等參數(shù)的關(guān)系。其次，建立傳感器總體結(jié)構(gòu)框圖，求解出傳感器輸出傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)分別設(shè)計傳感器探頭及相關(guān)電路，
5、其中“環(huán)向激勵+非對角提取”形式的差分式探頭結(jié)構(gòu)，既提高了GMI傳感器的靈敏度，又抑制了其共模噪聲，含PI控制器的閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)提高了傳感器的工作范圍及線性度，大大提高了傳感器性能。為了能夠快速對傳感器參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)計了一套傳感器特性測試裝置，該裝置不僅可以快速獲取傳感器工作特性曲線和參數(shù)，還可以根據(jù)傳感器輸出特性快速對其進(jìn)行篩選，增強(qiáng)了傳感器的工程實用性。最終，對GMI傳感器進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，本文設(shè)計的GMI-4-4傳感器工作范圍可達(dá)-10T～10T，靈敏度為41.7μV/nT，非線性度為1.03%FS，D
6、C～40Hz內(nèi)的時域噪聲峰峰值為2.5nT。由測試結(jié)果可知，該GMI傳感器可廣泛應(yīng)用弱磁場測量領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:巨磁阻抗效應(yīng)；磁傳感器；非晶絲；弱磁場測量IAbstractWiththedevelopmentofnewmagneticmaterials,thetypesofmagneticsensorhasbeengreatlyenriched,atthesametime,thesensitivity,powerconsumption,sizeandotherperformanceindicatorsofthemagne
7、ticsensorhavebeenhighlyrequired.ithasbecomeincreasinglydifficulttomeettheserequirementsbyusingthetraditionalsensors,likethehallsensorandthefluxgatesensor.Thegiantmagnetoimpedance（GMI）effectisaneweffectdiscoveredbyMohrietal.Intheearly1990s,thiseffectisthephenome
8、nonthattheACimpedanceofamorphousalloychangeswiththechangeofexternalmagneticfield.ThemagneticsensorbasedontheGMIeffecthastheadvantagesofhighresolution,lowpowerconsumptionands
