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更新時(shí)間:2026-03-16
瀏覽次數(shù):44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)。