基于MMC212xMG的电流传感器

针对传统电流测量方法精度不高、工艺复杂等问题,利用各向异性磁阻传感器MMC212xMG优异的磁场测量性能设计了一种高精度非接触式电流传感器.该电流传感器以磁场传感器MMC212xMG作为核心检测部件,ATmega32微控制器作为主控器,实时测量磁场数据,对数据进行滤波和计算后显示电流值.被测电流与磁场传感器MMC212xMG都处在密闭的坡莫合金屏蔽体内,有效避免外界磁场对电流磁检测过程的干扰.实验结果表明,该电流传感器具有精度高、非接触式测量、稳定性好、体积小等特点.     

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪 比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位 移传感器。 建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场 分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台 进行对传感器的性能进行测试。 实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有 的基础上提高了 31. 4% ;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了 37. 3% 。     

非晶材料磁传感器噪声分析

分析了基于非晶材料磁场测量传感器的噪声特性.根据非晶丝巨磁阻抗效应原理,设计了传感器的闭环负反馈结构,并分析了传感器的主要噪声源.在此基础上,分别考虑了驱动电流的低频噪声、幅值噪声、相位噪声以及影响非晶丝阻抗的外部磁场波动、内部磁场波动,根据泰勒展开并忽略高阶小项,得到非晶丝两端电压噪声表达式.然后,根据传感器的电路结构和传递函数,得到传感器输出电压噪声表达式,最终推导出了非晶材料磁传感器噪声模型.分析传感器噪声模型可知,提高传感器的反馈系数,可有效地降低该传感器的输出噪声谱密度.最后通过实验验证了上述结果的正确性.     

磁记忆拉伸应力测量中外磁场干扰的影响

利用磁记忆技术进行杆索钢构件拉伸应力测量时,作为激励磁场的地磁场极易受到外界干扰,极大地降低了测量精度.为研究外磁场干扰对测量精度的影响,建立了力磁耦合理论模型,推导出传感器输出与拉伸应力、地磁场和干扰磁场的关系式.用永磁体模拟干扰磁场,控制其与传感器的相对位置可改变干扰方式,分别测试不同干扰下传感器输出与构件拉伸应力的关系.试验结果与理论分析一致:当干扰磁场较强,比地磁场高一个或几个数量级时,传感器输出曲线斜率和截距均受影响而变化;当干扰磁场较弱,与地磁场同数量级或更弱时,斜率变化可忽略,但截距仍变化较大.对于实际工程测量中弱磁场干扰情况,根据其影响特征,提出了一种差动式消除方法,提高了测量精度.     

宽测量间距巨磁阻齿轮转速传感器的研制

文中设计了一种宽测量间距齿轮转速传感器.所研制的齿轮转速传感器选用巨磁阻芯片作为敏感元件,永磁体提供偏置磁场,通过信号处理电路采集齿轮转动过程中所产生的磁场扰动信号实现齿轮转速的测量.采用有限元磁场仿真软件Ansoft Maxwell仿真了该齿轮转速传感器工作时,巨磁阻敏感芯片周围的磁场分布及变化情况,并通过实验验证了仿真数据的正确性.所研制的齿轮转速传感器不仅具有频率性能好,灵敏度高,体积小等优点,测量间距可超过4 mm,解决了传统转速传感器测量间距小的问题.     

基于改进遗传算法的三轴磁场传感器校正方法研究

针对三分量磁场传感器存在三轴非正交性、三轴灵敏度不一致和零点偏移误差,不能满足磁场精确测量的问题,提出了一种基于改进遗传算法的三轴磁场传感器校正方法.建立了实际传感器的测量模型,分析了误差产生的机理,研究了误差校正的方法,设计了基于遗传算法和改进遗传算法的校正参数求解过程,通过仿真实验和实测实验,验证了校正方法的有效性和改进遗传算法的快速性,经校正后的三轴磁场传感器的测量精度得到大大提高.     

基于霍尔传感器的磁场检测方案

介绍一种基于霍尔传感器的磁场检测方案,通过测量霍尔电动势来测定磁场.采用恒流源输入,使传感器的输出由磁场的磁感应强度唯一确定.通过温度补偿电路减小温度对测量的影响,保证测量的线性度,通过电路调零抑制背景噪声,得到了更加精确的测量结果.     

传感器内部磁场分布对磁弹索力传感器性能的影响

为了掌握磁弹索力传感器中磁场分布特点及其对传感器性能的影响,为磁弹索力传感器的设计提供参考,在讨论磁弹索力传感原理基础上,结合磁弹索力传感器结构原理分析磁弹索力传感器内部激励磁场及退磁场分布特点;在同样激励线圈的磁场条件下,通过改变感应线圈长度模拟内部磁场分布的均匀性变化情况,从而对传感器输出与应力关系进行对比性的仿真计算;并按照理论仿真思路,进行实验验证;实验结果表明:磁场均匀性从75％降低到25％时,传感器灵敏度从0.026 9 mV/MPa降低到0.021 9 mV/MPa,重复性误差从0.228％增加到0.734％,与理论仿真定性相符合.     

基于磁通门传感器的弱磁场检测方法

为了实现对弱磁场的检测,研究了磁通门传感器原理,建立了磁通门传感器数学模型;采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC 6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器,结合DDS(直接频率合成器)激励电路和虚拟仪器构成磁通门磁强计.虚拟仪器上磁场调零功能可实现磁通门磁强计在不同磁场环境下的归零校准,对弱磁场的测量更加精确.经对比实验,选择激励信号频率为10 kHz,激励幅值为5V,此时该系统灵敏度较高.在稳定可控磁场中,利用特斯拉计对系统进行定标,实验结果表明,磁通门磁强计线性度较好,分辨力达μT级.     

基于非晶带GMI效应新型弱磁场传感器

利用退火处理后的Co66.3Fe3.7Si12B18非晶带作为敏感元件,研制出一种基于非晶带GMI效应的弱磁场传感器。分析了传感器的工作原理,设计了该传感器的信号处理电路,并对传感器的测量范围、线性度等性能进行了标定。传感器可应用于地球磁场、环境磁场等微弱磁场检测领域。     

一种新的弱磁场检测方法研究

介绍一种新的弱磁场测量方法,利用巨磁阻传感器,测量较为微弱的磁场信号,采用恒流供电,优化了传感器的供电模式,改善了传感器在弱磁场范围内的线性特性。设计低噪声、低失真的放大电路对传感器输出的信号进行放大,采用调零电路改变放大电路的输出来抵消外界静磁场的干扰。     

基于GMR纳米薄膜的磁场传感器研究

通过高真空磁控溅射、离子束刻蚀、光刻、铝引线溅射、正胶剥离等工艺,制造了用GMR纳米薄膜作为核心部分的磁场传感器.经过退火工艺后的GMR薄膜的磁电阻变化率为7.91%,矫顽力为0.054π×103A/m(0.05Oe).用这种GMR薄膜制备的磁场传感器的线性区域为-154π×103～154π×103A/m,输出线性度为0.9993.这种高线性度的磁场传感器在汽车工业和自动化控制系统等领域中起到举足轻重的作用.     

电感式磨粒传感器中铁磁质磨粒特性仿真研究

针对机械装置的在线监测传感器,模拟了铁磁质磨粒通过传感器过程中传感器线圈的磁场和感应线圈的感应电压瞬态变化特性.考虑了线圈与铁磨粒的材料、线圈匝数和激励线圈的输入电压等因素,应用Jmag Designer I0.4软件建立了传感器的二维有限元模型.仿真结果揭示了磨粒运动过程中线圈磁场与感应线圈中感应电压的变化规律,获得了感应电压与球形磨粒的直径大小的立方成正比,与磨粒运行速度成正比.研究结果对于电感式磨粒传感器的开发具有重要的指导价值.     

高灵敏度光纤磁场传感器的设计与模型研究

根据磁致伸缩效应和光纤腔衰荡技术设计了高灵敏度的磁场传感器。基于Jiles-Atherton模型、二次畴转模型和光纤衰荡技术波长解调原理,建立了磁场传感器的数学模型,模型反映了磁场-应变-光纤腔衰荡时间之间的耦合机制。对不同预应力作用下Terfenol-D棒的磁致伸缩输出应变、衰荡时间、系统灵敏度与磁场之间的变化规律进行了理论分析和仿真研究,结果表明,该传感器具有很高的灵敏度,可通过改变预应力实现不同量程范围内的磁场测量,研究可为发展新型的高灵敏度磁场传感器提供了理论指导。     

基于椭圆约束的新型载体磁场标定及补偿技术

在地磁导航中进行地磁测量时会受到载体磁场的影响,因此必须对测量数据中的载体磁场进行精确补偿,以提高磁场测量精度.本文根据硬磁材料磁场和软磁材料磁场的数学模型,提出了一种基于椭圆约束的载体磁场标定及补偿方法.该方法首先采用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对捷联式磁传感器测量数据进行椭圆拟合,保证了拟合曲线必为椭圆,从而实现载体磁场的准确标定,然后利用标定参数实现对载体磁场的精确补偿.最后进行了一系列的仿真试验.试验结果表明了该方法具有简单快速,易于实现的特点,可以达到与磁传感器等精度的补偿效果,且在低信噪比情况下具有较强的鲁棒性     

高背景磁场下的差分磁定位算法及应用

为了有效去除高背景磁场对永磁体定位的磁干扰,本文提出了一种高背景磁场下的差分磁定位算法.在背景磁场大小和方向均相等的两位置点处布置一组磁传感器,每组传感器均采用差分放大电路,共八组通路.在高背景磁场下,运用差分磁定位算法反演永磁体的位置和姿态.并将该算法应用于外磁场导向的仿生微型机器人,设计了定位硬件系统.通过实验验证了此差分磁定位算法可以较好地反演该仿生微型机器人位置和姿态.     

一种磁流体动力学线振动传感器的结构设计

阐述了基于磁流体动力学的新型线振动传感器的工作原理及结构设计方法,并对其进行了磁场和运动学仿真。从磁流体动力学基本原理出发,分析了影响传感器输出特性的关键因素,在传感器磁路分析的基础上提出了新型线振动传感器结构设计的方法。利用MAXWELL磁场仿真软件对传感器内部磁路进行了仿真分析。结果表明,设计的磁场均匀度较好(不均匀度16%)。利用Fluent软件对传感器内部导电流体的运动特性进行了仿真分析。结果表明,传感器的输出灵敏度会受到导电流体的物性参数(密度、黏度和电导率等)、流体通道尺寸参数以及磁场均匀度的影响;此外,由于导电流体运动产生的诱导磁场约在10~(-8) T量级(?0.16 T),可以忽略。     

交流励磁三维定位系统中磁传感器设计

交流励磁定位系统可以对介入式微型医疗装置在人体内的三维位置实现非接触式遥测。在定位系统中，为了测量磁场分布范围宽、下限磁场微弱的交变磁场，本文设计开发了感应线圈式磁传感器。根据电磁感应原理，感应线圈先将交变的磁信号转换为电信号，再通过后级信号处理电路在强大的噪声背景中提取出有用的电信号，结合传感器的输入输出特性，即获得待测磁场大小。实验结果表明：磁传感器能准确测量微弱交变磁场，且具有宽测量范围、高分辨率、高稳定性和高精度的优点。磁传感器还能适用于一切非导磁环境中跨度大的交变磁场的测量，具有通用性。     

基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。     

声磁传感器及其频谱检测技术研究

声磁传感器基于材料的磁致伸缩效应,当对其施加交变磁场激励信号,并且交变激振信号的频率与材料的固有频率相等时,材料将产生磁力共振.接收装置检测到材料由于共振而产生的声波信号,并经过处理得到声磁传感器的共振频率及响应幅值.由此,可以研制应用于物品识别、电子防盗等领域各种不同功能的声磁传感器.其基本结构组成包括偏磁元件、振动元件及壳体等.影响该类传感器灵敏度与精度的主要因素有振动元件的结构参数、偏磁元件的剩磁场,以及振动元件材料的物理性质等.