基于磁電效應(yīng)的磁場傳感器輸出響應(yīng)特性的研究.pdf

1、磁電效應(yīng)是材料在磁場的作用下產(chǎn)生電極化(正磁電效應(yīng)),或者在電場的作用下產(chǎn)生誘發(fā)磁化(逆磁電效應(yīng))的現(xiàn)象。具有磁電效應(yīng)的材料稱為磁電材料,其磁電轉(zhuǎn)化效率通常用磁電電壓系數(shù)來描述。基于磁電效應(yīng)的磁電傳感器,具有靈敏度和分辨力高、響應(yīng)頻率范圍寬、室溫工作、被動探測、功耗低以及制備工藝簡單等特點,在地磁場、生物磁場等 pTesla(10-12 T)甚至 fTesla(10-15 T)級微弱磁場的測量領(lǐng)域表現(xiàn)出非常好的應(yīng)用前景。
　　本文

2、以 Push-Pull工作模式的磁電層合結(jié)構(gòu)為研究對象,從理論和實驗兩個方面研究了其磁電輸出響應(yīng)特性與偏置磁場、交變激勵頻率的關(guān)系。理論方面,以“等效電路法”為基礎(chǔ),考慮與外磁場的關(guān)系,給出了低頻時磁電層合結(jié)構(gòu)的磁電內(nèi)稟性質(zhì)表達式,并討論了磁電層合結(jié)構(gòu)在諧振狀態(tài)時的磁電轉(zhuǎn)換及能量損耗;實驗方面,搭建了磁電效應(yīng)測試系統(tǒng),采用動態(tài)法對磁電層合結(jié)構(gòu)樣品的磁電輸出響應(yīng)進行了測量,將得到的實驗結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果進行對比,兩者符合得較好。
　

3、　本文創(chuàng)新之處在于對磁電層合結(jié)構(gòu)的磁場傳感器相關(guān)各項基本參數(shù)進行了測試與評估。測試結(jié)果顯示,Push-Pull型三層磁電層合結(jié)構(gòu)具備較高的靈敏度和較低的背景噪聲,分辨率可達到 nTesla(10-9 T)量級,但輸出線性度還有待提高。設(shè)計并實現(xiàn)了磁電傳感器專用信號處理電路。在 Push-Pull型三層磁電層合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,引入磁致伸縮材料 Metglas,得到五層磁電層合結(jié)構(gòu),顯著提高了原磁電層合結(jié)構(gòu)的輸出響應(yīng),并研究了Metglas層厚