基于钴基非晶材料巨磁阻抗效应传感器的研究

【摘要】： 论文中回顾了巨磁阻抗(GMI)效应发展的历史;阐述了GMI效应的起源和理论研究,以及各种材料的GMI效应的研究概况;详细介绍了GMI效应传感器在测量磁场、电流、应力等方面的应用。根据GMI效应传感器的研究现状,本论文设计的GMI效应磁场和电流传感器都用永磁体提供偏置磁场来设置探头的工作点,避免了在探头上缠绕复杂的偏场线圈,解决了线圈所带来的额外功耗和生热问题。 文中基于商用Co基非晶带和自制CoZrB非晶带的GMI效应设计了测量准静态弱磁场的磁场传感器。该传感器特点是引入了晶振,使电路振荡频率稳定;整个传感器电路简明,经济实用。分别采用传统的线性化输出和非线性化输出两种后续处理方法,并且系统测量了传感器的技术参数。 论文中还用商用Co基非晶带设计了两种非接触的GMI效应电流传感器,分别采用阵列式和螺旋式双探头结构,这两种GMI探头分别做振荡电路的负载和电感,并且系统测量了两种电流传感器的输出特性,均实现了对准静态电流的准确测量。其中阵列式GMI电流传感器可实现对待测电流的在线开路式测量;螺旋式GMI电流传感器电路结构更为简单。