一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置及其改善方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置，包括：巨磁阻抗敏感材料，其在工作狀態(tài)下測(cè)量外磁場(chǎng)變化下變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)電源，其與巨磁阻抗敏感材料的兩端連接，使巨磁阻抗敏感材料交流磁化并工作；金屬殼，其包圍在巨磁阻抗敏感材料的外圍；輔助電源，其與金屬殼連接，用于在巨磁阻抗敏感材料與金屬殼之間產(chǎn)生電場(chǎng)。本發(fā)明在該電場(chǎng)的作用下，傳感器的磁滯現(xiàn)象被明顯抑制了，提高了傳感器的精度。本發(fā)明還提出了一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置及其改善方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及優(yōu)化磁性傳感器性能領(lǐng)域，具體涉及一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置及其改善方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)，施加在巨磁阻抗(GMI)敏感材料的兩端，使GMI敏感材料磁化飽和。將GMI材料置于外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)平行材料和金屬殼長(zhǎng)軸方向，由外磁場(chǎng)變化引起的阻抗變化信號(hào)在GMI敏感材料兩端，傳感采集器直接測(cè)得。
[0003]當(dāng)磁場(chǎng)從負(fù)飽和變化到正飽和時(shí)的阻抗曲線(increase)和當(dāng)磁場(chǎng)從正飽和變化到負(fù)飽和時(shí)的阻抗曲線(decrease)存在差異，這種差異是因?yàn)椴牧洗嬖诖艤?。眾所周知，只要是磁性材料就存在磁滯現(xiàn)象，GMI傳感器使用高磁導(dǎo)率低磁滯的材料(磁導(dǎo)率高達(dá)幾十萬(wàn)，矯頑力小到幾個(gè)A/m)，其由磁滯導(dǎo)致的非一致性一般來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他傳感器。但是恰恰因?yàn)槠錁O高的分辨率，微小的不一致性也會(huì)對(duì)傳感器的精度造成影響。因此，研究如何克服這種由磁滯引起的不一致性就顯得很有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了【背景技術(shù)】中的上述不足，提出一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置及其改善方法。本發(fā)明在巨磁阻抗傳感器的巨磁阻抗敏感材料兩端施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，測(cè)量外磁場(chǎng)變化下阻抗信號(hào)的變化。在巨磁阻抗敏感材料外，安裝了一個(gè)金屬殼，在金屬殼上施加了 一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)，進(jìn)而在殼和巨磁阻抗敏感材料之間產(chǎn)生電場(chǎng)。在該電場(chǎng)的作用下，傳感器的磁滯現(xiàn)象被明顯抑制了，提高了傳感器的精度。
[0005]本發(fā)明提出了一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置，包括:
[0006]巨磁阻抗敏感材料，其在工作狀態(tài)下測(cè)量外磁場(chǎng)變化下變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)；
[0007]驅(qū)動(dòng)電源，其與所述巨磁阻抗敏感材料的兩端連接，使所述巨磁阻抗敏感材料交流磁化并工作；
[0008]金屬殼，其包圍在所述巨磁阻抗敏感材料的外圍；
[0009]輔助電源，其與所述金屬殼連接，用于在所述巨磁阻抗敏感材料與所述金屬殼之間產(chǎn)生電場(chǎng)。
[0010]其中，進(jìn)一步包括傳感采集器，其與所述巨磁阻抗敏感材料的兩端連接，測(cè)量所述巨磁阻抗敏感材料的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0011]其中，所述巨磁阻抗敏感材料的材料是在外加磁場(chǎng)發(fā)生變化下，交流阻抗變化大于I %的金屬。
[0012]其中，所述金屬殼的材料是不具磁性的金屬。
[0013]其中，進(jìn)一步包括所述金屬層是沉積在所述巨磁阻抗敏感材料表面的金屬的包圍結(jié)構(gòu)。[0014]其中，所述金屬殼和所述巨磁阻抗敏感材料之間設(shè)置有絕緣層。
[0015]本發(fā)明還提出了一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，包括:
[0016]步驟一:選通所述驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)施加在所述巨磁阻抗敏感材料的兩端，磁化所述巨磁阻抗敏感材料；
[0017]步驟二:選通所述輔助電源向所述金屬殼供電，在所述金屬殼上產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢(shì)；
[0018]步驟三:所述巨磁阻抗敏感材料與所述金屬殼的電勢(shì)之間產(chǎn)生徑向分布電場(chǎng)，抑制磁滯現(xiàn)象。
[0019]其中，進(jìn)一步包括步驟四:將所述巨磁阻抗敏感材料與金屬殼置于外磁場(chǎng)中，所述傳感采集器測(cè)量所述巨磁阻抗敏感材料兩端變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0020]其中，所述驅(qū)動(dòng)電源使所述巨磁阻抗敏感材料磁化飽和。
[0021]其中，所述外磁場(chǎng)的磁感線方向平行于所述巨磁阻抗敏感材料與金屬殼的長(zhǎng)軸方向。
[0022]本發(fā)明在巨磁阻抗敏感材料外安裝了與之產(chǎn)生徑向分布電場(chǎng)的金屬殼，該電場(chǎng)對(duì)材料的磁化過(guò)程產(chǎn)生了影響，改善了材料存在的磁滯問(wèn)題。
[0023]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，極大的提高了傳感器的測(cè)量精度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明改善方法的流程圖。
[0026]圖3是外磁場(chǎng)在21MHz時(shí)阻抗比信號(hào)隨磁場(chǎng)的變化的波形圖。
[0027]圖4是最高阻抗比信號(hào)隨頻率的變化的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專(zhuān)門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0029]1-巨磁阻抗敏感材料，2-驅(qū)動(dòng)電源，3-金屬殼，4-輔助電源，5-傳感采集器。
[0030]本發(fā)明的利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置，包括:
[0031]巨磁阻抗敏感材料1，其在工作狀態(tài)下測(cè)量外磁場(chǎng)變化下變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)；
[0032]驅(qū)動(dòng)電源2，其與巨磁阻抗敏感材料I的兩端連接，使巨磁阻抗敏感材料I交流磁化并工作；
[0033]金屬殼3，其包圍在巨磁阻抗敏感材料I的外圍；
[0034]輔助電源4，其與金屬殼3連接，用于在巨磁阻抗敏感材料I與金屬殼3之間產(chǎn)生電場(chǎng)。
[0035]本發(fā)明中進(jìn)一步包括傳感器采集器5，其與巨磁阻抗敏感材料I的兩端連接，測(cè)量巨磁阻抗敏感材料I的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0036]其中，巨磁阻抗敏感材料I的材料是在外加磁場(chǎng)發(fā)生變化下，交流阻抗變化大于1 %的金屬。
[0037]本發(fā)明中，金屬殼3的材料是不具磁性的金屬。金屬層3還可以是沉積在巨磁阻抗敏感材料1表面的金屬的包圍結(jié)構(gòu)。金屬殼3和巨磁阻抗敏感材料I之間設(shè)有絕緣層。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明的構(gòu)成包括巨磁阻抗(GMI)敏感材料1、驅(qū)動(dòng)電源2、金屬殼3、輔助電源4、傳感采集器5。驅(qū)動(dòng)電源2，產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)，施加在巨磁阻抗敏感材料I的兩端，使巨磁阻抗敏感材料I磁化飽和。巨磁阻抗敏感材料I在驅(qū)動(dòng)電源2產(chǎn)生的交流信號(hào)下驅(qū)動(dòng)下，對(duì)外磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)。巨磁阻抗敏感材料I的形狀包括但不限于絲、薄膜、塊體、薄帶、粉末等等。金屬殼3用來(lái)將巨磁阻抗敏感材料I放置在其內(nèi)正中位置，輔助電源4和金屬殼3連接,輔助電源4在金屬殼3上產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì),產(chǎn)生對(duì)巨磁阻抗敏感材料I磁化過(guò)程起作用的電場(chǎng)，該電場(chǎng)起到減少磁滯的作用。由外磁場(chǎng)變化引起變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)存在于巨磁阻抗敏感材料I的兩端，由傳感采集器5采集獲得。
[0039]本發(fā)明的利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，如圖2所示，包括:
[0040]步驟一:選通驅(qū)動(dòng)電源2產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)施加在巨磁阻抗敏感材料I的兩端，磁化巨磁阻抗敏感材料I,直至巨磁阻抗敏感材料I磁化飽和；
[0041]步驟二:選通輔助電源4向金屬殼3供電,在金屬殼3上產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢(shì)；
[0042]步驟三:巨磁阻抗敏感材料I與金屬殼3的電勢(shì)之間產(chǎn)生徑向分布電場(chǎng)，抑制磁滯現(xiàn)象。
[0043]本發(fā)明的改善方法進(jìn)一步包括步驟四:將巨磁阻抗敏感材料I與金屬殼3置于外磁場(chǎng)中，傳感采集器5測(cè)量巨磁阻抗敏感材料I兩端變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。外磁場(chǎng)的磁感線方向平行于巨磁阻抗敏感材料I與金屬殼3的長(zhǎng)軸方向。
[0044]本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電源2產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)施加在巨磁阻抗敏感材料I的兩端，使巨磁阻抗敏感材料磁化飽和。在巨磁阻抗敏感材料I外套上一層金屬殼3。金屬殼3和輔助電源4連接，在金屬殼3上產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)巨磁阻抗敏感材料I磁化過(guò)程起作用的電場(chǎng)。將巨磁阻抗敏感材料I與金屬殼3置于外磁場(chǎng)內(nèi)，外磁場(chǎng)的磁感線平行與巨磁阻抗敏感材料I和金屬殼3長(zhǎng)軸方向。由外磁場(chǎng)變化引起的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)的變化存在于巨磁阻抗敏感材料I的兩端，由傳感采集器5直接測(cè)得。
[0045]本實(shí)施例中通過(guò)將應(yīng)用本發(fā)明改善方法前后的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)的對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置及其改善方法的效果。
[0046]磁阻抗比(MI ratio)的定義以如下公式表示:
【權(quán)利要求】
1.一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置，其特征在于，包括: 巨磁阻抗敏感材料(I)，其在工作狀態(tài)下測(cè)量外磁場(chǎng)變化下變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)； 驅(qū)動(dòng)電源(2)，其與所述巨磁阻抗敏感材料(I)的兩端連接，使所述巨磁阻抗敏感材料(I)交流磁化并工作； 金屬殼(3)，其包圍在所述巨磁阻抗敏感材料⑴的外圍； 輔助電源(4)，其與所述金屬殼(3)連接，用于在所述巨磁阻抗敏感材料(I)與所述金屬殼⑶之間產(chǎn)生電場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括傳感采集器(5)，其與所述巨磁阻抗敏感材料(I)的兩端連接，測(cè)量所述巨磁阻抗敏感材料(I)的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯裝置，其特征在于，所述巨磁阻抗敏感材料(I)的材料是在外加磁場(chǎng)發(fā)生變化下，交流阻抗變化大于I %的金屬。
4.如權(quán)利要求1所述利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯裝置，其特征在于，所述金屬殼(3)的材料是不具磁性的金屬。
5.如權(quán)利要求1所述利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括所述金屬層(3)是沉積在所述巨磁阻抗敏感材料(I)表面的金屬的包圍結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯裝置，其特征在于，所述金屬殼(3)和所述巨磁阻抗敏感材料(I)之間設(shè)置有絕緣層。
7.一種利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，其特征在于，包括: 步驟一:選通所述驅(qū)動(dòng)電源(2)產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)施加在所述巨磁阻抗敏感材料(I)的兩端，磁化所述巨磁阻抗敏感材料(I)； 步驟二:選通所述輔助電源(4)向所述金屬殼(3)供電，在所述金屬殼(3)上產(chǎn)生穩(wěn)定的電勢(shì)； 步驟三:所述巨磁阻抗敏感材料(I)與所述金屬殼(3)的電勢(shì)之間產(chǎn)生徑向分布電場(chǎng)，抑制磁滯現(xiàn)象。
8.如權(quán)利要求7所述的利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，其特征在于，進(jìn)一步包括步驟四:將所述巨磁阻抗敏感材料(I)與金屬殼(3)置于外磁場(chǎng)中，所述傳感采集器(5)測(cè)量所述巨磁阻抗敏感材料(I)兩端變化的阻抗信號(hào)數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求7所述的利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電源(2)使所述巨磁阻抗敏感材料(I)磁化飽和。
10.如權(quán)利要求8所述的利用電場(chǎng)改善巨磁阻抗傳感器磁滯的裝置的改善方法，其特征在于，所述外磁場(chǎng)的磁感線方向平行于所述巨磁阻抗敏感材料(I)與金屬殼(3)的長(zhǎng)軸方向。
【文檔編號(hào)】G01R1/04GK103675724SQ201210352756
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】張清, 阮建中, 趙振杰, 褚君浩 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)