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磁电效应是指材料在外加磁场中电极化强度的改变,或者材料磁化强度随外加电场变化的效应,在信息存储、生物医学、能量转换等方面有着重要的应用价值。本论文主要研究基于异质结磁电复合材料的被动式弱磁传感器,其工作原理为磁电复合材料利用压磁和压电效应的组合将外界交变弱磁信号转变成电学信号,再由专用前置放大电路对该电学信号做进一步放大处理,最终实现弱磁信号至可采集电压信号的转变功能。基于高性能弛豫铁电单晶的磁电型弱磁传感器目前初步实现了与磁通门、磁棒等传统高性能磁传感器相竞争的能力,在灵敏度、带宽、功耗、体积、成本等综合性能上占据一定优势,已在水下电磁场监测、地质勘探、电磁定位等方面获得初步应用。本论文通过磁电复合材料及其磁传感器噪声等效磁场模型的建立、高性能磁电复合材料的制备、低噪声前置放大电路的设计、磁电型弱磁传感器封装与外围接口的完善,最终实现了低频版本磁传感器1Hz下3.2 pT/Hz1/2,高频版本磁传感器谐振频率（fr=17.24 kHz）下9.1 fT/Hz1/2,LCR调谐模式磁传感器谐振频率（fr=25.2 kHz）下0.26 pT/Hz1/2。具体包括:设计并制备了基于Metglas磁致伸缩合金和PMNT单晶的L-L结构、基于Metglas磁致伸缩合金和Mn-PMNT的MLT结构、基于Terfenol-D磁致伸缩合金和PMNT的L-W结构、基于Metglas磁致伸缩合金和PMNT的小尺寸L-T结构四种高性能磁电复合材料。对这四种结构磁电复合材料的磁电系数、介电损耗、噪声等效磁场、高频谐振特性等进行表征,并建立模型结合有限元仿真分析压磁/压电相尺寸结构对上述性能的影响规律,用于指导磁电复合材料结构设计。基于所制备的高性能MLT结构磁电复合材料和低噪声电荷放大电路,分别研制了适用于低频和高频的一体化封装式磁电型弱磁传感器,通过等效电路模型和实测结果分析复合材料和电路本征参数与传感器在不同频段下的响应、噪声等的内在关联。基于小尺寸Terfenol-D/PMNT L-T结构磁电复合材料制备了基于电压放大模式的LCR调谐模式磁电型弱磁传感器,突破了以往只能依赖物理尺寸调节谐振频率的局限,兼顾传感器谐振频率、体积、噪声等效磁场等指标,并建立等效电路模型分析传感器在谐振下的响应、噪声等电学特性。探索了磁电型弱磁传感器在水下交变电磁场探测与内窥镜交流激磁定位系统中的应用。基于MLT结构磁电复合材料制备而成的低频磁电型弱磁传感器,与合作单位分别就水下阵列式和深海走航式弱磁探测应用需求制备了三轴和拖曳式磁传感器,并展开了初步测试,研究了目标物的速度、距离、磁矩大小对传感器输出信号的影响。针对基于LCR调谐模式磁电型弱磁传感器,将其应用于内窥镜交流激磁定位系统,与传统调谐线圈在1 kHz30 kHz频段内就响应和噪声进行对比分析,LCR调谐磁传感器拥有更低的噪声等效磁场和更高的谐振Q值,能有效提升磁定位系统的定位精度和工作距离。