ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ МАГНЕТОМЕТР НА ОСНОВЕ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА
Аннотация
Разработан высокочувствительный магнетометр на основе магнитоэлектрического датчика магнитных полей нового типа. Датчик представляет собой структуру, содержащую механически связанные слои ферромагнетика и пьезоэлектрика, помещенную в электромагнитную катушку. Магнитоэлектрический эффект возникает в результате комбинации магнитострикции ферромагнитного слоя и пьезоэффекта в пьезоэлектрическом слое. При воздействии на структуру поля накачки h c частотой f и измеряемого постоянного поля H она генерирует гармоники напряжения с частотами f, 2f, 3f и т.д. Амплитуды 1-ой и 3-ей гармоник линейно зависят от H, что и использовано для измерения поля. Исследованы полевые, частотные и амплитудные характеристики датчика. Описаны электронные схемы, реализующие обработку сигналов датчика. Изготовлен макет магнетометра с батарейным питанием, работающий в диапазоне полей 0.1-200 мЭ и обеспечивающий точность измерений 0.1 мЭ. Магнетометр может составить конкуренцию феррозондовым датчикам и найти применение в геофизике, системах навигации, дефектоскопии и медицине.
Об авторах
В. Н. Серов
Moscow Тechnological University (MIREA)
Россия
Россия
Л. Ю. Фетисов
Moscow Тechnological University (MIREA)
Россия
Россия
Ю. К. Фетисов
Moscow Тechnological University (MIREA)
Россия
Россия
Е. И. Шестаков
Moscow Тechnological University (MIREA)
Россия
Россия
Список литературы
1. Lenz J., Edelstein A.S. Magnetic sensors and their applications // IEEE Sensors J. 2006. V.6. P. 631-649.
2. Diaz-Michelena M. Small magnetic sensors for space applications // Sensors. 2009. V. 9. P. 2271-2288.
3. Tumanski S., Modern magnetic field sensors - a review // Przeglad Elektrotechniczny. 2013. V. R 89. P. 1-12.
4. Hall Effect Sensing and Application, In: Sensing and Control, Honeywell Inc., P. 1-100.
5. Tadigadapa S., Mateti K. Piezoelectric MEMS sensors: State-of-the-art and perspectives // Meas. Sci. Technol. 2009. V. 20. P. 092001.
6. Fetisov Y.K. Piezoelectric resonance sensors of DC magnetic fields // IEEE Sensors. 2014. V. 14. P. 1817-1821.
7. Freitas P.P., Ferreira R., Cardoso S., Cardoso F. Magnetoresistive sensors // J. Phys.: Con-dense. Matter. 2007. V. 19. P. 165221.
8. Mahdi A.E., Panina L., Mapps D. Some new horizons in magnetic sensing: High-Tc SQUIDs, GMR and GMI materials // Sens. Actuators. 2003. V. A105 . P. 271-285.
9. Primdahl F. The fluxgate magnetometer // J. Pjys. E: Instr. 1979. V. 12. P. 241-253.
10. Ripka P. Advances in fluxgate sensors // Sensors andA ctuators A: Physical. 2003. V. 106. P. 8-14.
11. Tumanski S. Induction coil sensors - a review //Meas. Sci. Techn. 2007. V. 18. P. 31-46.
12. Nan C.-W., Bichurin M.I., Dong S., Viehland D., Srinivasan G. Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspectives, status, and future directions // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 031101.
13. Scott J.F. Applications of magnetoelectrics // J. Materials Chemistry. 2012. V. 22. P. 4567.
14. Wang Y., Li J., Viehland D. Magnetoelectrics for magnetic sensors applications: Status, challenges and perspectives // Materials Today. 2014. V. 17. P. 269-275.
15. Vopson M., Fundamentals of Multiferroic Materials and Their Possible Applications // Crit. Rev. in Solid State and Materials Sci. 2014. P. 1-28. DOI: 10.1080/10408436.2014.992584.
16. Kamentsev K.E., Fetisov Y.K., Srinivasan. G. Ultra-low frequency magnetoelctric effect in a multilayer ferrite-piezoelectric structure // Technical Physics. 2007. V. 52. P. 727-733.
17. Kamentsev K.E., Fetisov Y.K., Srinivasan G. Low-frequency nonlinear magnetoelectric effects in a ferrite-piezoelectric multilayer // APL. 2006. V. 89. P. 142510.
18. Burdin D.A., Chashin D.V., Ekonomov N.A., Fetisov Y.K., Stashkevich A.A. Highsensitivitydc field magnetometer using nonlinear resonance magnetoelectric effect // JMMM. 2016. V. 405. P. 244-248.
19. http://www. metglas.com/products/magnetic_materials.
20. http://www. smart-material.com/MFC-product-main.html
Для цитирования:
Серов В.Н., Фетисов Л.Ю., Фетисов Ю.К., Шестаков Е.И. ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ МАГНЕТОМЕТР НА ОСНОВЕ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА. Russian Technological Journal. 2016;4(5):24-37. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-5-24-37
For citation:
Serov V.N., Fetisov L.Y., Fetisov Y.K., Shestakov E.I. HIGH-SENSITIVITY MAGNETOMETER BASED ON A MAGNETOELECTRIC SENSOR. Russian Technological Journal. 2016;4(5):24-37. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-5-24-37
Просмотров: 281
Послать статью по эл. почте 