采用石英音叉的磁傳感器研究.pdf

1、傳感器技術是現(xiàn)代測量中獲取信息的主要手段，磁傳感技術是傳感技術的重要分支，廣泛應用于航空航天、工業(yè)自動化、交通運輸、環(huán)境監(jiān)測等領域。超磁致伸縮材料Terfenol-D因具有磁-機轉(zhuǎn)換效率高、響應速度快等優(yōu)點被廣泛應用于磁傳感器研究領域。但是采用層合方式的壓磁/壓電復合磁傳感器Q值較低，損耗較大，因此有必要研究新的結構提高磁傳感器的Q值。
　　 石英音叉具有Q值高、體積小、結構簡單、成本低等諸多優(yōu)點。本文研究了一種新型的高Q值磁性

2、薄膜/石英音叉/Terfenol-D復合磁傳感器，該磁傳感器包含磁性薄膜/石英音叉復合結構、Terfenol-D、偏置磁場產(chǎn)生裝置三部分。Terfenol-D在磁場中因磁致伸縮效應產(chǎn)生的形變驅(qū)動偏置磁場產(chǎn)生裝置移動，導致磁性薄膜/石英音叉復合結構所受磁力發(fā)生變化，磁力變化導致石英音叉諧振頻率發(fā)生變化，通過檢測諧振頻率的變化量可以達到檢測磁場的目的。
　　 本論文主要研究工作如下：
　　 ①介紹了石英晶體的壓電效應和振動模

3、式、磁功能材料的種類和性能參數(shù)。描述了磁致伸縮材料的工作特性。
　　 ②研究了磁性薄膜/石英音叉磁傳感器，分析了磁傳感器的傳感原理。
　　 ③研究了磁致伸縮材料/石英音叉磁傳感器，利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應實現(xiàn)對磁場的檢測。
　　 ④研究了一種高Q值的磁性薄膜/石英音叉/Terfenol-D復合磁傳感器，它包括磁性薄膜/石英音叉復合結構、Terfenol-D、偏置磁場產(chǎn)生裝置三部分。結合各部分的工作特性分析該

4、復合磁傳感器檢測外界靜磁場的基本原理。
　　 ⑤根據(jù)磁荷理論分析了磁鐵表面磁場分布，針尖和Terfenol-D的磁化對磁鐵磁場分布的影響。建立偏置磁場產(chǎn)生裝置的仿真模型，應用Ansoft工程電磁場有限元分析軟件，分析針尖附近的磁場分布。
　　 ⑥構建石英音叉復合磁傳感器測試系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡分析儀測試石英音叉復合磁傳感器諧振頻率和Q值的變化量，得到了石英音叉諧振頻率變化量與外部靜態(tài)磁場的關系曲線。實驗結果表明：通過檢測復合磁