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基于非晶丝巨磁阻抗效应的微型磁传感器技术研究

王晓美  
【摘要】:地球物理学是一门观测科学,网络化、高度机动的集群式观测已经成为获取密集、实时、丰富的地球物理信息观测数据的重要途径,以微型化、智能化、网络化、低功耗为特征的传感器构成的传感器网络将成为下一代地球物理观测的新模式。本文针对传感器的微型化进行大量的实验研究。 本文从非晶丝巨磁阻抗效应入手,详细分析了非晶丝巨磁阻抗效应原理及影响因素,阐述了基于非晶丝巨磁阻抗效应的传感器工作原理,并设计了基于非晶丝巨磁阻抗效应的微型磁测传感器试验系统,包括信号检测与处理电路、数据采集电路、显示电路、数据传输电路,并且编制了相应的功能程序。 通过实验数据分析了基于非晶丝巨磁阻抗效应微型磁传感器的线性度特性、灵敏度特性、频率响应特性、噪声特性、稳定度特性和温度特性,着重分析了激励信号与各项特性的关系。实验结果表明,激励信号频率与传感器的线性度特性没有直接关系,但是随着激励信号频率的增大,特性曲线上出现一些波动;激励信号频率与传感器的灵敏度特性有直接关系,随激励信号频率的增大,非晶丝的磁阻抗效应单调增加,导致输出电压随外磁场的改变幅值增加,从而传感器的灵敏度随之增大;通过增大激励信号频率可以提高传感器对低频磁场的响应输出;实验中得到最好的灵敏度和噪声分别为0.5225mV/nT、1.566nT。 研究结果表明,基于非晶丝巨磁阻抗效应的微型磁场传感器技术上是可行性的,但个别性能指标距实际应用尚有一定的差距,需在技术方案、处理软件等方面进一步改进和完善。


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