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利用光学精密检测手段,结合高灵敏紧凑型光纤腔磁敏感单元,从理论和实验两方面研究了微弱磁信号敏感的传感系统。开发了紧凑型光纤腔磁敏感单元的制备工艺,长度为3 m的单模光纤紧凑绕制在直径为3 cm的超磁致伸缩材料Terfenol-D (Tb0.3Dy0.7Fe1.95)结构上。利用质量因子为1.9×107提升检测灵敏度,多圈绕制有利于外部磁扰动导致的光纤腔形变放大,而外部磁扰动导致Terfenol-D径向方向的伸缩,进而引起光纤腔长和共振频率的改变。实验结果表明,在158 mT的静磁增强下,直流磁场传感灵敏度为6.9 MHz/mT,交流磁场传感灵敏度为27.74 kHz/μT,系统本征噪声为623.298 nT/Hz1/2@100 kHz。所提出的磁传感方案,及制备的传感系统在微弱信号的测试领域具有广阔的应用前景。 相似文献
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刘岚 《电子测量与仪器学报》1995,9(3):14-19
在根据Mach-Zehnder干涉仅原理制作的各种光纤测磁传感仪中,由于传感臂一般都由磁致伸缩材料与光纤粘合在一起而构成,所以磁性材料所特有的磁致现象将导致重复测量的结果出现不确定的模糊。为了消除这种磁致误差,本文所设计的系统采用磁场扫描技术,除了在传感臂上施加一个频率为ω0的载波场以提高其灵敏度之外,同时还施加了一个频率为ω0的慢速扫描场以使各次重复测量保持相对的动态平衡,这样当被测场与交变的们置场共同作用于传感头时,利用相位检测装置即可得出被测场的大小。本系统可探测的最小静态场为10E-7(Oe/m)。 相似文献
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为了实现钴铁氧体在低磁场下有较高的应变灵敏度,采用Mg2+-Zr4+协同取代的方式,通过固相合成法制备了CoFe2O4磁致伸缩材料,并研究了Mg2+-Zr4+复合取代对材料的微观结构、饱和磁化强度、磁致伸缩性能及应变灵敏度的影响.结果表明,在1300℃烧结的样品均为纯净的尖晶石相,并且随着Zr4+离子取代量的增加,材料的饱和磁化强度与磁晶各向异性常数呈现增大趋势,磁致伸缩系数减小,应变灵敏度先增大后减小.在Mg2+取代量为0.05、Zr4+取代量为0.02时,低磁场域下CoFe2O4磁致伸缩材料的应变灵敏度达到最高值,为4.3×10–9 A/m,可应用于磁传感器等领域. 相似文献
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为进一步促进光学电流互感器(OCT)在电力系统中应用,将光纤传感技术与磁致伸缩材料相结合,提出了一种新型的OCT的设计方法.将干涉仪的两个臂分别沿平行于磁场方向和垂置与磁场方向回环粘贴在正方形磁致伸缩材料的两个表面上,确保光纤均匀、对称分布,上下表面上光纤正交排列、匝数相同,形成双臂对称型的马赫-曾德干涉仪,得到了一定的温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响,测量误差为0.65%,表明了该结构能达到温度补偿的效果,在一定程度上解决了阻碍OCT实用化进程的测量温漂问题. 相似文献
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针对现有谐振式磁传感器原理不能同时实现高品质因数(Q)和低功耗的缺点,利用双端固定石英音叉谐振器与铁镓磁致伸缩合金片复合,设计了一种隔离磁机阻尼的高Q值、数字频率输出的超低功耗谐振式磁传感器。利用音叉谐振器结构的解耦特性,设计应力耦合传递结构,隔离了磁致伸缩材料磁机阻尼,从而保证复合传感器Q值与音叉谐振器Q值相当。在磁场作用下,磁致伸缩力传递到音叉谐振器,由于音叉力敏感特性,实现磁-力-频率转换。制备了铁镓合金/石英音叉谐振器复合敏感结构,测试表明,在低气压封装条件下的品质因数约为16 764,门振荡电路功耗约为124.8μW,在线性区灵敏度为3.05 Hz/Oe,分辨率为6 mOe。 相似文献
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《电子测量与仪器学报》2015,(12)
电流是电气领域进行监测和设备保护的关键参数,精确测量电流参量能确保电力设备运行的安全。提出了基于超磁致伸缩材料的光纤光栅电流传感器的设计方案,将工频大电流通过Rogowski线圈得到采样电流,采样电流通过驱动线圈能够产生一定强度的磁场,超磁致伸缩材料在磁场力作用下形变带动粘贴的光纤Bragg光栅伸缩,通过测量其中心波长变化量来测量电流值。利用ANSYS有限元分析软件确定了驱动线圈的直径为3 cm,仿真得产生磁场强度在超磁致伸缩材料产生应变的线性区域(100~200 MPa)。传感器分辨率在1 pm/A,灵敏度为0.034 61 pm/A,实现可探测母线电流的传感器的结构设计。 相似文献