非晶丝轴向非均匀磁场测量技术研究

非晶丝轴向非均匀磁场测量技术研究

论文摘要

由于物联网逐步深入我们社会生产和社会活动中,与信号获取相关的传感器就显得愈发重要。其中,磁传感器广泛应用于探测、获取、存储、变换、重现和监控各种磁场。在当前信息化浪潮中,磁传感器作为基础电子元件在信息社会中发挥不可替代的作用。而目前电子产品的小型化、精确性,以及对复杂环境的适应性都对磁传感器的综合性能提出了更高的要求。非晶丝作为一种非晶态合金丝,因其良好的软磁性能和特殊的巨磁阻抗效应而引起广大磁传感器科研工作者的关注。当前对非晶丝建模和测量技术研究都集中在均匀轴向磁场中并忽略了非晶丝磁化时退磁场的影响,缺乏在考虑退磁场时对非晶丝在非均匀轴向磁场中的阻抗特性研究。为了提高非晶丝磁传感器对非均匀磁场的分辨力,本文提出了一种针对轴向非均匀磁场下的非晶丝测量方法。在本课题中主要研究如何利用非晶丝巨磁阻抗特性测量轴向非均匀磁场,即对非晶丝在轴向非均匀磁场中阻抗张量建模。在文中结合电磁理论,通过解Maxwell方程获得高频激励下均匀轴向磁场中的非晶丝阻抗张量模型。根据退磁理论和非晶丝中退磁因子的分布曲线建立非晶丝退磁场模型。根据电流的磁效应,利用长直导线周围空间磁场分布构建非均匀磁场模型。通过对非晶丝均匀分段处理,根据退磁场模型和非均匀磁场模型利用非晶丝轴向均匀磁场中的阻抗模型求得非晶丝轴向非均匀磁场中阻抗表达式。在完成轴向非均匀磁场阻抗建模后,根据对非晶丝巨磁阻抗效应和电压响应的分析,构建实验测量平台对非晶丝在非均匀磁场中阻抗值进行测量,并结合非晶丝在非均匀磁场中的理论值和实验数据对巨磁阻抗进行差异性分析。其中如何构建非晶丝非均匀轴向磁场阻抗模型并利用测量平台进行差异性分析将是本文研究关键,将在文中详细叙述。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题研究背景及意义
  •   1.2 国内外在该方向上研究现状
  •     1.2.1 国外研究现状
  •     1.2.2 国内研究现状
  •     1.2.3 国内外研究综述
  •   1.3 论文的主要工作及内容安排
  • 第2章 非晶丝与磁学相关理论
  •   2.1 磁学概述
  •   2.2 磁畴基本理论介绍
  •     2.2.1 磁畴的来源
  •     2.2.2 磁畴结构分类
  •     2.2.3 磁畴壁分类
  •   2.3 磁化过程简介
  •     2.3.1 磁化机制
  •     2.3.2 磁滞曲线
  •   2.4 非晶丝巨磁阻抗效应
  •     2.4.1 非晶丝磁畴结构分析
  •     2.4.2 非晶丝体系自由能分析
  •     2.4.3 非晶丝巨磁阻抗效应原理分析
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 非晶丝非均匀磁场巨磁阻抗模型研究
  •   3.1 非晶丝阻抗模型
  •     3.1.1 非晶丝电压响应
  •     3.1.2 麦克斯韦方程组求解
  •     3.1.3 均匀磁场非晶丝阻抗模型
  •   3.2 退磁场
  •     3.2.1 退磁场基本理论
  •     3.2.2 非晶丝的退磁因子理论计算
  •     3.2.3 非晶丝退磁因子分布与分析
  •   3.3 非均匀磁场模型和理论分析
  •   3.4 非均匀磁场下非晶丝阻抗分析
  •     3.4.1 非晶丝非均匀磁场阻抗分析
  •     3.4.2 非晶丝非均匀磁场阻抗阻抗仿真
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 非晶丝非均匀磁场巨磁阻抗测量
  •   4.1 非晶丝阻抗测量方案
  •   4.2 测量系统硬件组成
  •     4.2.1 非均匀磁场平台设计
  •     4.2.2 非晶丝测试板设计
  •     4.2.3 非晶丝阻抗前端滤波电路设计
  •     4.2.4 主控电路设计
  •     4.2.5 测量系统总体搭建
  •   4.3 实验分析
  •     4.3.1 不同距离下非晶丝阻抗结果分析
  •     4.3.2 不同频率下非晶丝阻抗结果分析
  •     4.3.3 理论结果与实验数据的对比分析
  •   4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 何顺明

    导师: 许洪光

    关键词: 磁传感器,非晶丝,巨磁阻抗,非均匀磁场,退磁场

    来源: 哈尔滨工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,自动化技术

    单位: 哈尔滨工业大学

    分类号: TP212;O441.2

    DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002650

    总页数: 74

    文件大小: 3432K

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