基于电磁感应法的交变磁场测量电路设计

为了测量交变磁场的磁感应强度,设计了基于法拉第电磁感应定律的测量电路.详细阐述了电路工作原理和设计思路,并分析了测量结果.由漆包线绕制的空心传感线圈感测到微弱的感应电动势,然后通过精密运放组成的前置放大电路和精密整流电路,得到有效值电压;经过比较整形电路,得到与感应电动势频率相同的方波信号.最后通过单片机AD采样和频率测量,可计算出交变磁场的磁感应强度.所设计的电路测量的百分误差在5%以内,测量结果准确,稳定性好,有一定的实用价值.     

自旋阀多层膜巨磁电阻的研制

阐述了多层膜巨磁电阻自旋阀的设计原理和采用金属掩膜版磁控溅射的方法研制多层膜巨磁电阻自旋阀的工艺.制造的多层膜巨磁电阻采用[Co/Cu/Co]三重结构.同时分析了制备的Cu、Co纳米膜的形貌以及利用自旋阀GMR传感器测试得到的实验校准数据并绘制出输出-输入曲线.实验结果表明,制造的巨磁电阻提高了低场下的磁灵敏度,可以用来检测不同方位地磁场的大小,用该方法制造巨磁电阻的迟滞为0.01%F.S.文中介绍的多层膜巨磁电阻制造方法具有工艺简单、可与IC工艺相兼容的优点,有推广应用前景.     

皮带运输机纵向撕裂保护新技术

该装置设有一个线圈,在线圈上通过一交变电流就会在其两端产生一个交变磁场(把它作为发射机)。假如一条导线切割磁场的磁力线,那么就会在导线上产生一个交变电势。如果这个导线本身是闭合的,那么就会在闭合导线上产生电流。随     

诺贝尔物理学奖硬盘技术之父

瑞典皇家科学院宣布，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔共同获得2007年诺贝尔物理学奖。 这两名科学家获奖的原因是先后独立发现了“巨磁电阻”效应。所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。[第一段]     

采用同轴反相激励非晶合金/压电复合磁电双单元非线性磁电效应的磁传感器

具有高磁导率的非晶合金在低于10Oe磁场激励下就发生饱和磁化,从而非晶合金/压电复合材料在较高幅度、频率为f₀f₀的交变磁场激励下产生非线性磁电效应,通过解调奇次谐波(f₀,3f₀,…)输出,可实现静态/准静态弱磁场测量,且无需另外施加偏置磁场。利用两个同轴配置的FeNiMoSiB/PZT/FeNiMoSiB复合结构单元,设计180°反相磁场激励,并且采用压电双晶片的电连接方式配置两磁电单元压电层输出,从而实现传感器灵敏度倍增和共模噪声抑制。磁电电压信号经差分放大和锁相解调后,得到传感输出信号。测试结果表明：在±100μT线性区范围内,传感器的灵敏度达到2.77×10⁴μV/μT;对频率为1 Hz磁场的最低探测极限为10 nT。     

巨磁电阻效应的研究与应用

巨磁电阻效应位居当前凝聚态物理研究热点中的首位，因此得到了国内外研究人员的广泛重视。本文首先阐述巨磁电阻效应的作用机理及研究现状，进而对其应用进行综述，深人分析了几种巨磁电阻传感器的特性、工作原理、应用领域及存在问题，最后对巨磁电阻传感器的应用前景进行了展望。     

可检测不同金属的传感器

图尔克公司推出一款可检测不同金属的新型传感器。该传感器的技术与电感式接近开关相同,基于涡流原理：当一个电导体在一个变化的磁场内,或者这种类型导体在磁场中移动,这个导体将会感应出电压,从而产生涡流。它会相对产生一个磁场反作用于原磁场。它的体现是线圈的阻抗,并且可以通过传感器输出电压的变化测量出来。     

基于半球式阵列模型的磁场聚焦线圈测试调节架装置的研制

根据麦克斯韦的电磁场理论,交变的电场可以感应出交变的磁场,在电力电子器件飞速发展的大背景下,我们可以利用相关的全控型器件来实现快速切断、连接导体中的电流,从而使得在一个线圈中的磁场大小保持稳定,聚焦后的磁场有着广泛的应用前景。为了在实验中确定一种性能最优的阵列模型,设计出一种基于半球式阵列模型的磁场聚焦线圈测试调节架装置。     

基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性标定方法

目前磁传感器多用于对静态或准静态磁场环境的测试,当被测磁场矢量快速变化时,磁传感器的动态特性成为影响其测量精度的关键因素。针对测试现场环境中难于产生标准的高频交变激励磁场源致使磁传感器动态特性无法准确快速标定的难题,提出一种基于带电直导线周围磁场的磁传感器动静态特性现场快速标定方法。首先提出并构建了一种基于带电直导线的标准宽频带磁场发生器,采用毕奥-萨伐尔定律分析了带电直导线周围磁场分布规律;其次通过在长直导线中加载典型交变激励电流,产生典型交变磁场,采用系统辨识方法实现对磁传感器动态特性标定;最后对某矢量磁传感器测量系统进行了时域、频域动态模型标定。实验表明所提出的磁传感器动态模型标定方法具有简便、快速、高效、准确的优点,便于工业现场对各类磁传感器进行动静态特性标定。     

GMM 、PZT和超声变幅杆复合结构磁电换能器研究

将超磁致伸缩材料(GMM)、压电材料(PZT-5H)与超声变幅杆复合,构造了一种新型的磁电换能器.超声变幅杆具有聚能和放大应变的功能,可以数十到数百倍增强换能过程中对压电材料的激励,提高机电换能输出和增强磁电耦合效应.实验表明,在800 Oe偏置磁场和峰峰值为1 Oe交变磁场激励下,谐振点处的磁电耦合电压峰峰值达到498 mV,在负载电阻为2.55 kΩ时,输出功率达到4.08 μW.     

试析巨磁电阻与石墨烯的制备与应用

早年发现的巨磁电阻给我们的生活带来巨大变化,新型材料石量烯的出现无疑又是对生活的莫大造化.文章从磁电阻效应比较出巨磁电阻的特征,而巨磁电阻的应用发展将又是一场存储技术的革命;文章还分析了石量烯的特性,阐述其制备方法及其发展与应用.本文对巨磁电阻与石墨烯在以后的研究有重要意义.     

架空配电线路雷电感应电压特性及解析算法性能分析

为了深入理解架空线雷电感应电压特性为配电网雷电防护提供技术参考,本文采用时域有限差分法及Agrawal耦合模型对10 kV架空配电线路雷电感应电压进行了数值计算.以解析计算方法中导线高度、回击电流幅值以及落雷距离3个特征参数为考察对象,分析了三者对架空线雷电感应电压的影响,实现了对解析计算公式计算精度的定量化分析.计算表明,雷电感应电压脉冲幅值随导线高度和回击电流幅值增大均线性提高,随落雷距离减小非线性提高.受水平电场特性及导线相互作用的影响,落雷距离减小和导线数增多均会显著加重雷电感应电压波形的畸变.以数值计算为标准,解析算法误差可高达45%⁵0%,本文研究结果可为配电网运维工作提供理论参考.     

GMR电流传感器温度稳定性研究

新型智能传感器是支撑智能电网的核心关键技术之一,论文通过分析巨磁电阻效应(Giant Magneto resistive,GMR),研究了巨磁电阻温度特性;针对实际环境中工作温度范围较大对GMR电流传感器在智能电网应用中的影响提出了解决方案;利用惠斯通电桥自补偿原理设计巨磁电流传感器敏感机构,克服温度对量测精度的影响;以电压源供电方式结合温变电阻改善器件的温度特性,提高线性区间;经验证该方法可有效改善GMR电流传感器的温度特性,保证线性区间。     

铁镓合金电磁损耗分析

铁镓合金电磁损耗分析是高频铁镓合金导波激励装置、超声换能器以及振动主动控制结构的研究基础,因此分析铁镓合金在高频（磁场频率50kHz~400kHz）情况下的电磁损耗至关重要。本文采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了环形铁镓合金在不同情况下的磁滞回线：相同磁场强度下不同交变励磁磁场频率、相同交变励磁磁场频率下不同磁感应强度、相同磁感应强度下不同交变励磁磁场频率。分别分析了上述情况下环形铁镓合金振幅磁导率变化规律以及介质储能和电磁损耗的变化情况。实验结果表明,在相同磁场强度为400A/m时,励磁磁场频率由1kHz~200kHz,振幅磁导率下降了53.68%,电磁损耗增加了283倍;在相同励磁磁场频率100kHz时,磁感应强度由0.01T~0.05T,振幅磁导率增加了33.55%,介质储能与电磁损耗分别增加了18.13倍和25.97倍;在相同磁感应强度为0.05 T时,励磁磁场频率由50kHz~400kHz,振幅磁导率减小了39.73%,电磁损耗增加了16.9倍。此项研究为高频铁镓合金换能器设计与优化提供了实验数据基础。     

多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器

将光纤Bragg光栅(FBG)的传感检测技术、直流发电机内部结构的磁电感应原理及压电陶瓷的逆压电效应相结合,研制了一种多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器.设计中采用多线圈磁电感应,输出电流的变化变小,测量均匀磁场的多线圈磁电感应的逆压电式FBG传感器的灵敏度和准确率都能显著提高.对设计的磁场传感器进行了正反行程的重复性测试,并进行对比分析.测试结果表明:该磁场传感器的灵敏度为0.1128 pm/Gs,迟滞为6.61％FS,重复性误差为6.29 ％FS.     

基于磁电复合材料的开合式电流传感器磁芯仿真分析

基于磁电材料的电流传感器设计中,为了提高传感器的精度和灵敏度,通常会采用磁芯来汇聚磁场。基于有限元软件分别对交叉结合面开合式磁芯和平口结合面开合式磁芯中的磁致伸缩层磁感应强度进行了仿真分析。同时,分析了气隙和电流导线位置对不同结合面中磁致伸缩层磁感应强度的影响。根据仿真结果,当气隙距离为0.5 mm时,交叉结合面磁芯中的磁致伸缩层磁感应强度为气隙距离为零时的95.5%,而平口结合面磁芯中的值仅为气隙为零时的4.62%;当导线位置沿着x方向(平行于磁致伸缩层长度方向)一定范围内偏移时,交叉结合面和平口结合面磁芯内的磁致伸缩层的磁感应强度最大误差分别为0.02%和2.71%,当导线位置沿着y方向(垂直于磁致伸缩层长度方向)一定范围内偏移时,最大误差分别为0.33%和8.19%。因此,交叉结合面开合式磁芯更适合作为开合式电流传感器磁芯。     

一种磁电换能器及其能量管理电路研究

设计了一种双弹性基底磁电换能器,实现较宽频带内的交变磁场能量到电能的转换.并设计了电源管理电路,实现长时间内对磁电换能器输出电能的收集,瞬间放电,驱动负载工作.实验表明,这种双弹性基底磁电换能器的磁电响应带宽比单弹性基底的磁电换能器的带宽有所提高.而电源管理电路中的储能超级电容经过一定时间的充电,当其两端电压达到0.5V时,能量瞬间释放电路工作,成功驱动最大功耗为75nlw的无线传感器节点正常工作,工作时长为620ms.     

瞬态电流激励下复合材料Terfenol-D/PZT/Terfenol-D磁电响应研究

磁电复合材料在电流传感领域具有极大的应用前景。以Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层合材料为对象,研究了其在方波电流、8/20μs标准雷电流激励下的磁电响应。实验表明材料在方波电流激励的上升、下降沿结束后均以本征频率进行阻尼振荡,同时材料输出电压可以有效跟随电流的上升、下降变化。研究了材料对8/20μs标准雷电流的峰值传感特性,在50 A-3 kA范围内,材料输出电压峰值对感应雷电峰值呈近似线性(R²=0.995 6),灵敏度为6.8 mV/A;同时,随着复合材料与载流导线距离增加,层合材料输出电压逐渐呈指数下降。因此,在实际应用中,为了提高检测精度,Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层合材料与载流导线距离应固定。结果表明：磁电复合材料可用于瞬态电流、雷电流测量领域。     

FeGa/PZT圆柱体复合材料非线性瞬态磁电响应研究

磁致伸缩/压电复合材料在磁场探测领域极具应用前景,然而,瞬态磁场激励下复合材料的非线性磁电效应尚未明确。研究了FeGa/PZT圆柱体复合材料在瞬态磁场激励下的磁电响应特性。实验发现,在瞬态磁场激励下,复合材料输出电压存在阻尼振荡现象,且振荡周期为其固有周期;当瞬态磁场宽度为固有周期倍数时,阻尼振荡现象几乎消失。另外,研究了FeGa/PZT材料对瞬态磁场宽度和幅值的传感特性。结果表明,材料输出电压脉宽与瞬态磁场脉宽呈线性变化;复合材料对10μs、25μs宽度瞬态磁场幅值测量灵敏度分别为17.329 mV/Oe和24.405 mV/Oe。由此可知,FeGa/PZT材料在瞬态磁场测量领域有极大的应用前景。     

面向机器人运动跟踪的电磁定位系统

电磁定位具有精度高、速度快和易实现等优点,所以对手术、室内和室外机器人跟踪是一个良好的选择。电磁定位以交变电磁信号作为源信号。交变的电流信号激励发射线圈（信号激励部件）在空间中产生交变的电磁场,感应线圈（信号感应部件）在交变的电磁场中输出频率相同的信号。根据输出信号的幅值和相位信息,我们可以计算出感应线圈相对于发射线圈的位置和方向信息。本文面向机器人定位跟踪,介绍电磁定位系统的原理与实现,包括磁场模型、电磁定位算法与系统软硬件的搭建与实验。本文介绍两种不同的激励模式,分别为分时激励3轴正交发射线圈模式与同时激励2轴正交发射线圈模式,两种模式中的感应线圈均采用3轴正交线圈。实验结果表明,定位系统可以达到1 mm的定位精度。