南京理工大学_开题报告.doc

《南京理工大学_开题报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、南京理工大学本科生科研训练开题报告学生姓名：臧云歌学号：曹委孙斌专业：测控技术与仪器设计(论文)题目：基于非晶材料的磁通门传感器设计指导教师:卜雄洙2012年5月2日本科生科研训练开题报告基于非晶材料的磁通门传感器设计文献综述一、研究背景早在2000多年前，我们的祖先就利用物质的磁性发明了用于航海和测绘等方面的指南针。随着社会的进步，磁场测量技术作为研究与磁现象相关的物理过程的重要手段，逐渐发展成一门综合的技术科学。其广泛应用于地磁观测、地震预报、空间磁场测量、地质勘探等地球物理领域，而且在探矿、考古、飞行器姿态控制系统、惯性导航系统等工

2、业、军事、生物及医学领域应用广泛。与此同时，磁场测量技术与不同领域的学科结合形成一些其他学科，如磁场测量在化学中的应用形成了磁化学；磁场测量在地质中的应用形成磁法勘探学；磁场测量在探伤中的应用形成磁探伤学；磁场测量在医学中的应用形成磁法医疗学。尤其重要的是，磁场测量仪器广泛应用于大型物理实验仪器、高能加速器、离子束加工装置、热核聚变装置、宇航等重大工程中。在直流或缓变的弱磁场检测中，磁通门传感器具有宽的线性范围、较高的分辨力和较高的灵敏度等特性，因而得到了广泛的应用。近年来，集成电路工艺和微机电系统（Micro-electroMechan

3、icalSystems）技术的迅猛发展，推动了磁通门传感器由传统的结构型向固化型的转变。半导体固态传感器由于其性能优异、体积小、重量轻且成本低廉等优点，在国防及民用领域得到了非常广泛的应用。为适应地磁测量、空间探测、卫星姿态控制等测控领域的需要，微型磁通门传感器已经引起了人们极大的关注。研究和发展操作简单、稳定性好、精度高、成本低廉的磁测仪器有着十分深远的意义。磁场测量技术涉及的原理广、测量范围也有所不同。与其他磁测仪器相比，磁通门磁力计灵敏度高，制作成本低，可以测量单分量磁场及空间矢量场，并且有较大的测量范围；与核磁共振地磁仪相比，磁通

4、门磁力计有较好的稳定性；与光纤地磁仪相比，磁通门磁力计对被测磁场更敏感，而且对振动和热量带来的磁场变化不敏感。二、国内外研究情况磁通门传感器是德国人在二十世纪三十年代首次发明的。长期以来，磁通门一直是一种变压器式的结构(由铁心、线圈和骨架组成)。但近年来，微型磁通门的理论及技术有了飞速的发展。1990年ThomasSeitz研制出第一个微型磁通门传感器，它的铁心是溅射到硅片上的软磁材料。利用光刻成型，尺寸大约为2×4mm2。它的测量线圈是用单层金属铝线做成的螺线管，激励线圈是用先进的厚膜技术制作在陶瓷基片上的。随后日本的S.Kawahit

5、o等人研制出了微型螺线管磁通门。自此以后，微型磁通门成了磁传感器研究的焦点，出现了各式各样的微型磁通门，有的做在硅片上，有的则印刷在电路板上。在几十年的发展过程中，磁通门衍生出多个应用分支如磁通门罗盘计、三轴磁通门、数字磁通门、快速傅里叶变换式磁通门及电流输出型磁通门等。目前，国内外的磁通门产品大部分为偶次谐波型。国外的磁通门技术起步较早，其产品也有着很高的研制水平。比如英国Bartington公司生产的Mag-03RC，分辨力为1nT；加拿大生产的FM-100B,分辨力为0.4nT；日产MB-162,分辨力达到0.1nT。我国在磁通门技

6、术上与国外的发展水平存在着很大的差距，但进步很大，已有多家研究机构研制出一些可以使用的磁通门产品。如中国科学院地球物理研究所研制的CTM-302三分量磁通门磁力计、中国科学院空间与应用研究中心的SDM型自动补偿数字显示磁力计、中国地震局地球物理研究所研制的DCM-1型数字地磁脉动观测系统、上海金磁科技有限公司的μMag系列手持式磁通门磁力计、北京航勘仪器厂的FVM-400、北京地质仪器厂的CGM-02D等。磁通门作为弱磁测量的重要手段，其发展方向主要集中在以下几个方面：1.提高传感器的分辨力和灵敏度；2.提高测量精度及测量范围；3.提高分

7、辨力、带宽与精度的综合水平；4.实现磁通门检测原理创新；5.研制微型化、元件化的磁通门器具；6.开发数字化、智能化的磁通门装置。三、课题研究的目的及意义传统磁通门传感器灵敏度受磁通门探头噪声制约，对磁芯的要求较为苛刻。受现代制作工艺及材料发展水平的限制，传统磁通门的发展缓慢。要提高磁通门的分辨力、精度和带宽等性能指标，除了改进制作工艺，提高制作技术水平、改进探头结构外，还必须从磁通门原理入手研究新的检测机制。本课题的目的在于探究迟滞时间差检测原理，完成新型磁通门的制作及磁测装置的设计，最终实现直流或缓变弱磁场的测量。受现代工艺水平的制约，

8、现有磁通门可以承受约1000倍的噪声，然而继续提高抗噪声能力较为困难。应用迟滞时间差原理设计的磁测装置可以使输出信号不受探头参数的影响和奇次谐波噪声的干扰，且调理电路简单，易于装置的微型化和集