非晶带GMI和AGMI效应及基于三维磁传感器的空间姿态检测仪研究.pdf

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1、非晶带GMI和AGMI效应及基于三维磁传感器的空间姿态检测仪研究StudyonGMIandAGMIEffectoftheAmorphousRibbonandSpaceAttitudeDetectorBasedonThree—axisMagneticSensor专业名称2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的

2、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：1一沙(·阵6月，／日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提

3、供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：-j—M洱b月，／日指剥撇：彩脚矿cq年∈月I／日江苏大学硕士学位论文摘要在现代测量技术中，通过磁场能测定很多物理量，磁传感器技术的提高在一定程度上能推动测量技术的发展，而弱磁场及微弱磁场的测量技术在很大程度反映了磁传感器的发展水平。本文研究了基于巨磁阻抗(GMI)效应的弱磁传感器，该传感器在室温下，对弱磁场具有极高的灵敏度，在电子测量领域具有广阔的应用前景。在GMI效应弱磁传感器研究的基础上，本文根据地磁场的矢量性进一步设计了空间姿态检测仪，实现了

4、GMI效应的一种应用。首先本文分别对GMI和非对称巨磁阻抗(AGMI)效应进行了研究，发现AGMI效应能有效改善GMI效应在零磁场附近的特性。通过查阅国内外相关文献及研究成果，分析影响GMI效应的因素及产生AGMI效应的方法。通过实验研究了激励电流的频率、幅值对GMI效应的影响及不同激励方式下的GMI效应和AGMI效应。本文选择脉冲电流退火的钴基非晶带为敏感材料，采用正弦波激励，对GMI和AGMI效应进行了实验研究，结果表明：在横向激励方式下，激励电流频率为4MHz，幅值为10mA时，钴基非晶带既有较高的最大阻抗变化率，又有较大的阻抗磁灵敏度；非

5、晶带在通有一偏置直流的情况下，会出现AGMI效应，对GMI效应在零磁场附近的特性有一定改善；若采用正交激励(同时有激励电流流过非晶带和绕于非晶带上的线圈，两者产生的磁场正交)的方式，同样也能明显改善GMI效应在零磁场附近的特性，且极大提高最大阻抗变化率和阻抗磁灵敏度；若采用正交激励及直流偏置的方式，将产生明显的AGMI效应，极大改善GMI效应在零磁场附近的特性，进一步提高最大阻抗变化率和阻抗磁灵敏度。其次设计了单轴的钴基非晶带AGMI效应弱磁传感器，它采用了正交激励及直流偏置，信号处理电路包括高频信号发生电路、自动增益控带tJ(ACJC)稳幅电路

6、、V／I转换电路、放大电路、检波电路、滤波电路及差动放大电路。对传感器进行试验标定及数据分析，所得传感器性能指标：．1．OOe'---"1．00e量程，灵敏度1．6704V／Oe，线性度1．78％FS，满足了弱磁场的测量要求。最后设计了三轴正交激励的GMI效应磁传感器，并结合基于微机电系统(MEMS)的三轴陀螺仪和三轴加速度计、单片机研制了空间姿态检测仪。三轴磁传感器是在实验研究激励方式和单轴磁传感器电路设计的基础上完成的。空间姿非晶带GMI和AGMI效应及基于三维磁传感器的空间姿态检测仪研究态检测仪的核心在于9轴数据的融合算法，即三轴磁传感器和

7、三轴加速度计对三轴陀螺仪的随机漂移误差进行修正补偿，从而得到准确的姿态角。关键词：正交激励，直流偏置，钴基非晶带，非对称巨磁阻抗效应，弱磁传感，空间姿态检测仪II江苏大学硕士学位论文AbstractUndermodemmeasuringtechnologyenvironment，manyphysicalquantitiesCanbemeasuredthroughmagneticfield．ImprovingthemagneticsensortechnologyCanpromotethedevelopmentofmeasuringtechnolog

8、ytosomeextent．Weakmagneticfieldandfeeblemagneticfieldmeasuringtechno