實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：雙驅(qū)動(dòng)直流磁傳感器基于逆磁電耦合效應(yīng)的設(shè)計(jì)與性能測(cè)試

　　研究方向：低成本高靈敏度磁傳感器，用于地磁導(dǎo)航、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)及工業(yè)自動(dòng)化。

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：傳感器利用逆磁電效應(yīng)，通過(guò)兩片磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)（Metglas-PZT8）將直流磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流磁信號(hào)，由線圈檢測(cè)輸出。雙驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)使信號(hào)強(qiáng)度翻倍，且不干擾被測(cè)磁場(chǎng)。通過(guò)相位變化（180°翻轉(zhuǎn)）識(shí)別磁場(chǎng)方向。

　　測(cè)試設(shè)備：ATA-L6水聲功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、鎖相放大器等。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)采用Aigtek的ATA-L6水聲功率放大器驅(qū)動(dòng)雙磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)（Metglas-PZT8）。首先，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生20–80kHz掃頻信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大至15Vpk驅(qū)動(dòng)電壓，激發(fā)壓電層振動(dòng)并耦合磁致伸縮層，將直流磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流磁信號(hào)；隨后，利用鎖相放大器（SR830）提取拾取線圈的輸出電壓，同步通過(guò)相位分析識(shí)別磁場(chǎng)方向；最后，在電磁屏蔽室內(nèi)測(cè)試傳感器對(duì)階梯直流磁場(chǎng)（1nT–300μT）的響應(yīng)，并實(shí)地測(cè)量西安市地磁場(chǎng)強(qiáng)度與角度。

圖：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　啟用功率放大器后，傳感器性能顯著提升：

　　靈敏度達(dá)10.51mV/μT（較單結(jié)構(gòu)提升105%），可檢測(cè)1nT級(jí)弱磁場(chǎng)；

　　雙驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)使信號(hào)強(qiáng)度倍增（輸出22.93mV），且通過(guò)180°相位翻轉(zhuǎn)精準(zhǔn)判定磁場(chǎng)方向（誤差<2°）；

　　實(shí)測(cè)西安市地磁場(chǎng)水平分量31.07μT，角度分辨率±5°，功耗僅500mW。

　　核心突破：Aigtek放大器的高壓驅(qū)動(dòng)與低噪聲特性（<9.7μV）是達(dá)成超高靈敏度的關(guān)鍵。

　　功率放大器推薦：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

　　本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。