基于巨磁阻抗效应的位移传感器研究

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位移传感器是一种重要的测量工具,在交通,医疗,建筑,机械制造等行业中有着广泛而重要的应用。本文通过综述磁敏传感器发展现状的基础,提出巨磁阻抗磁敏传感器的发展前景,从而选择具有宽线性区高灵敏度巨磁阻抗特性的FeCoNbSiB和FeSiBPCu非晶合金组合薄带作为磁敏探头芯,基于该磁芯研制了两款磁敏传感器,实现了测量范围大、灵敏高,功耗少等优点,主要工作内容如下:一、用单辊快淬法制备FeCoNbSiB和FeSiBPCu非晶薄带样品,详细研究了电流退火对FeCoNbSiB合金薄带巨磁阻抗效应的影响。研究结果表明获得了FeCoNbSiB合金薄带的最佳退火电流为40A/mm2左右其阻抗比能达到1800%,而将一根为40A/mm2电流加108Mpa张应力退火FeCoNbSiB薄带样品,另一根为500℃温度退火后的FeSiBPCu薄带样品,两根样品同时放入线圈后,样品实现了非对称的GMI,其在-160A/m至160A/m磁场强度范围内灵敏度为4.375%(A·m-1)。二、研制了两款基于巨磁阻抗效应的磁敏传感器,并进行性能测量。1.驱动信号为正弦波驱动的GMI磁敏传感器在-651.14~325.57A/m有着良好的线性度,其灵敏度为3.49mV/A·m-1,而非线性偏差只有0.016v,最大重复性误差为0.012v,最大迟滞性误差为0.013v。2.驱动信号为脉冲波的GMI磁敏传感器在-279.06-279.06A/m有着良好的线性度,其灵敏度为12.65 mV/A·m-1而非线性误差只有0.029v,最大重复性误差为0.018v,最大迟滞性误差为0.019v,所以选择脉冲波电路作为主要的信号发生电路。三、利用自制的磁敏传感器研制了一款位移测量系统,测量精度基本达到10μm,测量范围13mm。综合上述的指标,脉冲波驱动的GMI磁敏传感器稍好于正弦波驱动的GMI磁敏传感。但在传感器的应用中要考虑各个指标的综合情况,发现两者都有着高精度、大量程,具备广泛的应用前景。
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