以三層結(jié)構(gòu)磁電復合材料為核心元件的磁場傳感器的研究.pdf

1、超磁致伸縮材料除了具有高的磁致伸縮性能外，還具有輸出功率大, 能量密度高等優(yōu)點。磁電復合材料是由超磁致伸縮材料與壓電陶瓷材料復合而成。復合后的材料具有更大的磁電轉(zhuǎn)換效應。 利用超磁致伸縮材料和壓電陶瓷材料的磁電乘積效應，制作了以磁電復合材料為核心元件的磁場傳感器樣機。傳感器采用了超磁致伸縮材料/鋯鈦酸鉛/超磁致伸縮材料三層結(jié)構(gòu)。所制作的磁場傳感器，可以進行高精度磁場測量。 論文采用等效電路法建立了磁電復合材料的輸入磁場與

2、輸出電壓之間的關(guān)系，計算了磁電復合材料的磁電系數(shù)，確定的磁電系數(shù)方程對磁場傳感器的制作具有重要的指導作用。 應用建立實驗測試系統(tǒng)，對制作的磁場傳感器進行了靜態(tài)和動態(tài)實驗研究。通過靜態(tài)實驗確定了外加直流偏置電流在2A～5A 范圍內(nèi)磁場傳感器具有較好輸出特性。動態(tài)實驗確定了直流偏置的作用以及輸入電流頻率變化對傳感器的影響，表明傳感器在低頻條件下產(chǎn)生的電壓值較大，并且磁電系數(shù)變化較小。通過變換外加磁場的大小，可以發(fā)現(xiàn)傳感器的輸出電壓與

3、輸入電流之間基本上呈線性關(guān)系。 為了方便快捷的讀出傳感器測試的磁場的大小和頻率，設計了信號處理電路。本系統(tǒng)采用AT89S52 單片機作為主控制單元，儀表放大器采用MAX412 高精度儀表放大器，低通濾波器采用的是八階低通濾波器MAX291，A/D 轉(zhuǎn)換芯片采用目前應用較多的12 位的AD1674,顯示部分采用的是五位LED。其中還包括一些輔助電路，如電平轉(zhuǎn)換電路，顯示部分的驅(qū)動電路等。并且設計了系統(tǒng)軟件，通過調(diào)試使系統(tǒng)達到了設計