非晶帶GMI和AGMI效應及基于三維磁傳感器的空間姿態(tài)檢測儀研究.pdf

1、在現(xiàn)代測量技術(shù)中，通過磁場能測定很多物理量，磁傳感器技術(shù)的提高在一定程度上能推動測量技術(shù)的發(fā)展，而弱磁場及微弱磁場的測量技術(shù)在很大程度反映了磁傳感器的發(fā)展水平。本文研究了基于巨磁阻抗(GMI)效應的弱磁傳感器，該傳感器在室溫下，對弱磁場具有極高的靈敏度，在電子測量領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。在GMI效應弱磁傳感器研究的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)地磁場的矢量性進一步設計了空間姿態(tài)檢測儀，實現(xiàn)了GMI效應的一種應用。
　　首先本文分別對GMI和非對

2、稱巨磁阻抗(AGMI)效應進行了研究，發(fā)現(xiàn)AGMI效應能有效改善GMI效應在零磁場附近的特性。通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻及研究成果，分析影響GMI效應的因素及產(chǎn)生AGMI效應的方法。通過實驗研究了激勵電流的頻率、幅值對GMI效應的影響及不同激勵方式下的GMI效應和AGMI效應。本文選擇脈沖電流退火的鈷基非晶帶為敏感材料，采用正弦波激勵，對GMI和AGMI效應進行了實驗研究，結(jié)果表明:在橫向激勵方式下，激勵電流頻率為4MHz，幅值為10mA時

3、，鈷基非晶帶既有較高的最大阻抗變化率，又有較大的阻抗磁靈敏度;非晶帶在通有一偏置直流的情況下，會出現(xiàn)AGMI效應，對GMI效應在零磁場附近的特性有一定改善;若采用正交激勵（同時有激勵電流流過非晶帶和繞于非晶帶上的線圈，兩者產(chǎn)生的磁場正交）的方式，同樣也能明顯改善GMI效應在零磁場附近的特性，且極大提高最大阻抗變化率和阻抗磁靈敏度;若采用正交激勵及直流偏置的方式，將產(chǎn)生明顯的AGMI效應，極大改善GMI效應在零磁場附近的特性，進一步提高最

4、大阻抗變化率和阻抗磁靈敏度。
　　其次設計了單軸的鈷基非晶帶AGMI效應弱磁傳感器，它采用了正交激勵及直流偏置，信號處理電路包括高頻信號發(fā)生電路、自動增益控制(AGC)穩(wěn)幅電路、V/I轉(zhuǎn)換電路、放大電路、檢波電路、濾波電路及差動放大電路。對傳感器進行試驗標定及數(shù)據(jù)分析，所得傳感器性能指標:-1.0Oe～1.0Oe量程，靈敏度1.6704V/Oe，線性度1.78％FS，滿足了弱磁場的測量要求。
　　最后設計了三軸正交激勵的GM