磁性薄膜-石英音叉復(fù)合磁傳感器研究.pdf

1、磁傳感器與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱技術(shù)。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及電機(jī)控制、工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療電子、自動化等。常用的磁傳感器包括磁通門、霍爾元件、巨磁電阻元件、壓磁/壓電元件等。本文提出將磁性薄膜材料與石英音叉進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)成一種音叉式復(fù)合磁傳感器，相比由磁致伸縮材料、壓電材料和彈性基底材料構(gòu)成的三相層合式磁傳感器，該磁傳感器具有更高的Q值。針對石英音叉式磁傳感器，本文采用有限元方法，對磁性薄膜/石英音叉復(fù)合磁傳感器中薄膜的復(fù)合位置進(jìn)行

2、了設(shè)計(jì)和分析。采用將磁性薄膜直接粘貼在石英音叉上的方法制備磁傳感器，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本論文主要研究工作如下：
　　 ①石英音叉物理性質(zhì)、石英音叉振動模式研究；用于磁傳感器的石英音叉研究。磁性薄膜種類、特性及其制備研究。
　　 ②應(yīng)用有限元方法，通過輸入幾何模型、選定單元類型、設(shè)置材料參數(shù)、劃分網(wǎng)格、施加載荷和邊界條件等步驟，建立了音叉結(jié)構(gòu)有限元分析模型。分析了石英音叉振動模態(tài)，對磁性薄膜復(fù)合位置進(jìn)行有限

3、元分析，得出對諧振參數(shù)改變量最敏感的復(fù)合位置。
　　 ③制備了磁性薄膜/石英音叉復(fù)合式磁傳感器結(jié)構(gòu)器件，建立磁傳感器特性測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對器件諧振頻率和Q值變化量與磁場的關(guān)系進(jìn)行測試。有限元分析的靈敏結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)測得的靈敏結(jié)構(gòu)相符合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：測量Q值變化量比測量諧振頻率變化量更優(yōu)，最大靈敏度為119.471/mT，測量Q值分辨率為1，石英音叉Q值穩(wěn)定度為20ppm時(shí)，該磁傳感器對磁場的分辨率為1O-6T，敏感結(jié)構(gòu)在