基于等效铁芯电感的磁通门HSPICE分析模型

提出了一种基于随电流变化的铁芯电感的磁通门HSPICE（High Simulation Program with IC Emphasis）模型,该磁通门模型铁芯的磁滞回线使用反正切函数来描述,其激励与测量线圈等效为一种随电流变化的电感电路模型。本文给出了全电路元件的磁通门模型的参数及提取方法,此模型可以在任意形状的电压激励波形下仿真,与已有的磁通门模型相比,具有仿真精度高、需要参数少且计算容易和可以方便进行输出信号处理的特点。实验和仿真结果对比表明,双铁芯磁通门HSPICE模型仿真的输入电流和输出电压的幅值分别为146 mA和1.03 V,与实际测试的146.6 mA和1.177 V相比,输入电流有0.6 mA的误差,输出电压有0.147 V的误差。     

磁通门铁芯涡流效应磁场计算与HSPICE仿真

在交变磁场下,针对铁磁材料中涡流效应对磁滞回线的影响在传统分析计算中存在的难题,提出一种基于HSPICE的磁通门铁芯涡流磁场计算和仿真方法.磁通门铁芯用考虑磁滞现象的Jiles动态模型描述,运用欧姆定律和毕奥-萨伐尔定律得到涡流产生的寄生磁场,再将寄生磁场与激励磁场叠加代入Jiles动态模型,即得到涡流对磁滞回线影响的数学模型.最后,利用HSPICE进行仿真验证,结果表明:在0.5 Hz、50 Hz、200 Hz和500 Hz 4种不同频率电压源激励下得到的铁芯磁滞回线波形,与实验结果拟合较好.     

基于HSPICE温度对长条形磁通门输出的影响

温度对磁通门的输出性能起着重要的影响。扩展了Jiles-Atherton模型来描述温度对磁通门输出的非线性磁滞特性。借助于HSPICE分析软件,建立仿真模型,在理论层面阐释了温度对长条形磁通门的影响,有别于用实验进行验证的工作。仿真结果很好的反映了温度的线性变化对长条形磁通门输出的非线性变化的影响,与实验吻合得很好,对磁通门的实际应用提供了有益的理论探索。     

基于四次谐波选择法的磁通门传感器分析

采用分段折线近似磁滞回线,分析了矫顽力对磁通门输出的影响,通过理论推导得到各偶次谐波灵敏度解析表达式.比较了二次谐波选择法和四次谐波选择法灵敏度,量程和非线性度.详细讨论了四次谐波的适用条件.研究结果表明选取四次谐波还是选取二次谐波,不仅取决于激励磁场与饱和磁场强度比值,还取决于矫顽力与饱和磁场强度比值.研究结果对实际...     

曲折型微机电正交磁通门传感器有限元仿真分析

正交磁通门传感器具有磁场测量范围广,对测量环境要求低等优点,被广泛应用于导航、金属探测和勘探领域。传统正交磁通门传感器灵敏度较低,限制了其应用领域的进一步拓展。一种新型的多匝曲折型磁芯结构微型正交磁通门传感器在本文中被提出,利用三维电磁场有限元仿真软件对器件性能进行了仿真分析。通过研究不同磁芯匝数对微型正交磁通门传感器性能的影响,仿真结果发现,随着磁芯匝数增加,传感器灵敏度提高,磁场响应线性范围明显增大。     

基于Maxwell与Simplorer仿真分析磁通门磁场传感器瞬态响应

为分析磁通门磁场传感器的工作原理,基于Maxwell和Simplorer软件建立了磁通门磁场传感器的电磁联合仿真模型,仿真了磁通门非线性激励电路中电流波形和磁通门传感器的瞬态响应过程,分析计算了磁通门二次谐波灵敏度以及磁通门传感器的转换系数.为验证仿真模型的准确性,利用钴基非晶薄片制作了磁通门传感器探头并利用开关电源驱动电路激励磁通门工作.实际测量的激励电流波形与仿真结果基本一致,磁通门二次谐波灵敏度的测量值与仿真值误差小于1.1%.测量磁通门的频率响应曲线得到磁通门的转换系数为100 mV/μT,与仿真值几乎完全一致,两者误差小于1.5%.该仿真模型对理解磁通门传感器的工作原理、瞬态响应过程以及指导微型磁通门传感器设计具有重要意义.     

铁芯参数对磁通门输入输出特性影响分析

针对磁通门需要什么参数的软磁铁芯的问题,在分析磁通门数学模型基础上,得出了正弦激励条件下磁通门的最佳激励磁场为铁芯饱和磁场强度的槡2倍;以带磁滞的双曲正切函数拟合软磁材料磁滞回线,分析了饱和磁感应强度、饱和磁场强度、矫顽力、矩形比和退磁系数对输出二次谐波幅值和激励电流的影响,得出高灵敏度磁通门铁芯应具有高磁导率和矩形比,低饱和磁场强度、矫顽力和退磁系数;低功耗磁通门铁芯应具有高磁导率,适当的矩形比,低饱和磁感应强度、饱和磁场强度、矫顽力和退磁系数;最后通过对比两组六种不同铁芯的磁滞回线和双铁芯磁通门输入输出特性,验证了以上结论的正确性。     

一种开环自激振荡磁通门电流传感器

本文提出了一种基于自激振荡磁通门技术的新型电流传感器,该传感器在开环配置下具有较高测量精度,并具有准数字的特点.建立了传感器的数学模型,与传统平均电流法数学模型相比,所建立的数学模型更加简单和精确.本文传感器的激励电路采用了基于MOSFETS的逆变电路,与传统桥式逆变激磁电路相比,该激磁电路不需要悬浮驱动,降低了控制电路的复杂性;不需要设置死区时间,不存在驱动延时,因而大大减小了因驱动电路引起的测量误差.制作了电流传感器的样机并进行了实验验证,结果表明,在测量范围0～100 A的情况下相对误差小于0.3％.     

磁通门技术及其应用

磁通门是测量环境磁场的系统 ,它利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料铁芯在激磁作用下 ,感应线圈出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量电势的特征 ,通过高性能的滤波器测量偶次谐波分量。磁通门的典型应用是载体姿势方位的测量 ,实际应用中结构参数校正是十分重要的。     

基于磁通门传感器的数据采集和修正

以磁通门传感器的低功耗、高精度采集与大容量存储技术为需求目标,在优化方案的基础上,设计了采集数据、记录时间、存储数据并拟合修正的电路系统,重点对电路系统的构成和数据修正的方法进行研究与改进.在实际地磁环境下对样机进行测试,结果表明:整套装置的功耗降低至mW级别,地磁场测量值和准确值的偏差在20 nT以内,存储量达到了2GB,实现了预期目标.     

悬浮栅结构ISFET的HSPICE仿真

通过对ISFET敏感机理的分析,根据表面基模型,建立了悬浮栅结构ISFET器件的HSPICE行为模型,并对其静态输出特性,转移特性,以及pH值与界面势的关系进行了仿真,仿真结果表明:该模型与ISFET的理论和实验数据吻合较好。为ISFET/REFET差分结构集成传感器芯片设计提供了重要的理论参考价值。     

磁通门罗盘的设计

介绍以磁通门技术为工作原理的磁通门罗盘的设计方案，主要包括磁通门的工作原理、铁芯的热处理工艺、二轴磁通门传感器的结构设计及电路设计。     

一种三端式磁通门传感器激磁电路设计

磁通门传感器是目前微弱磁场检测中较为理想的测试元件,具有高灵敏度、高精度和良好的稳定性等优点;在分析了三端式磁通门传感器的数学模型的基础上,介绍了其工作原理,即需要激励源、传感器和检测电路共同作用才可以构成完整的测量系统;同时,设计了一种三端式磁通门传感器的激磁电路,其激励电压幅值为5V,频率为5kHz;结果表明,该信号频率和幅值比较稳定,可以作为磁通门传感器的激磁信号。     

动态磁导率的反正切模型研究及其在时间差型磁通门的应用

为更好研究时间差型磁通门的特性,对磁滞回线模型进行研究。针对反正切模型曲率固定导致磁导率与实际磁芯存在偏差的不足,提出基于动态磁导率的磁滞回线反正切模型。将模型相对偏差由原来的10%降低至3%以内。利用动态磁导率模型对时间差磁通门的输出响应进行研究,模型计算结果与仿真偏差小于5%。动态磁导率模型为磁芯研究提供了理论依据,同时其对磁导率的精确逼近可以使利用磁导率计算的磁传感器研究结果更加精确且符合实际。