基于磁電效應(yīng)的磁場(chǎng)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(chǎng)的作用下產(chǎn)生電極化(正磁電效應(yīng)),或者在電場(chǎng)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(lái)描述?；诖烹娦?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(dòng)探測(cè)、功耗低以及制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn),在地磁場(chǎng)、生物磁場(chǎng)等 pTesla(10-12 T)甚至 fTesla(10-15 T)級(jí)微弱磁場(chǎng)的測(cè)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(duì)象,從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面研究了其磁電輸出響應(yīng)特性與偏置磁場(chǎng)、交變激勵(lì)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(chǎng)的關(guān)系,給出了低頻時(shí)磁電層合結(jié)構(gòu)的磁電內(nèi)稟性質(zhì)表達(dá)式,并討論了磁電層合結(jié)構(gòu)在諧振狀態(tài)時(shí)的磁電轉(zhuǎn)換及能量損耗;實(shí)驗(yàn)方面,搭建了磁電效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng),采用動(dòng)態(tài)法對(duì)磁電層合結(jié)構(gòu)樣品的磁電輸出響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)量,將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,兩者符合得較好。
　

3、　本文創(chuàng)新之處在于對(duì)磁電層合結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)傳感器相關(guān)各項(xiàng)基本參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試與評(píng)估。測(cè)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(dá)到 nTesla(10-9 T)量級(jí),但輸出線性度還有待提高。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了磁電傳感器專用信號(hào)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