基于铁基非晶薄带巨磁阻抗效应的位移传感器.pdf

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1、88传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第7期DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)07-0088-03基于铁基非晶薄带巨磁阻抗效应的位移传感器王红洲，郑金菊，郑建龙，金林枫，赵静(浙江师范大学信息电子研究所，浙江金华321004)摘要：利用铁基非晶薄带的特性研制了一种新型的非接触位移传感器。介绍了铁基非晶薄带的磁敏特性、处理方法及位移传感器电路的设计，并对传感器的特性进行了测试。结果显示：所设计的位移传感器重复性好，最大偏差为0．2973％、迟滞小，最大为0．6526％。关键词：位移传感器；非晶薄

2、带；弱迟滞；重复性中图分类号：TP212．13文献标识码：B文章编号：1000-9787(2015)07-0088-03Displacementsensorbasedongiantmagneto—impedanceefectofFe—basedamorphousribbonWANGHong-zhou，ZHENGJin—ju，ZHENGJian—long，JINLin—feng，ZHAOJing(ResearchInstituteofInformationElectronicTechnology，ZhejiangNormalUniversity，Jinhua321004，China)Abstra

3、ct：Anewtypeofnon—contactdisplacementsensorisdevelopedbyusingcharacteristicsofFe—basedamorphousribbon．ThemagneticsensitivityofFe—basedamorphousribbon，processingmethod，circuitdesignofdisplacementsensorareintroducedandperformanceofdisplacementsensoraretested．Resultsshowthatthedesigneddisplacementsensor

4、hasgoodreproducibility，themaximumdeviationis0．2973％，smallhysteresis，themaximumiS0．6526％．Keywords：displacementsensor；amorphousribbons；weakhysteresis；repeatability0引言外界磁场达到饱和日⋯时材料的阻抗值。对物体位置、位移测量的传感器有多种⋯，按是否接为同样磁场变化下获得更高的GMI(z)，需对铁基非触可分为接触式和非接触式位移传感器。传统的接触式位晶薄带进行一定的处理。移传感器，如绕线式电位器位移传感器，虽然结构简单，易1．1纵向磁化操

5、作，但存在着磨损、阶梯误差的弊端。非接触位移传对非晶铁芯的磁化主要有两种方式，即横向磁化和纵感器有多种，如磁阻位移传感器，它是基于磁场变化下向磁化。横向磁化是指电流直接通过材料，根据通电直电阻发生变化的原理而研制。由于在同样的微弱磁场变化导线能产生磁场定律可知，材料在横向受到了磁化。纵向下，巨磁阻抗(GMI)材料具有更明显的阻抗变化，因此，本磁化是指电流通过绕在材料外面的线圈，通电的线圈在材文研制了一种基于GMI效应的位移传感器。该传感器小料的纵向产生了磁场，因此，材料在纵向被磁化。由于铁基型化，且经济实用。材料的横向渗透性相对较小，采取横向磁化的GMI(Z)1铁基非晶薄带的GMI特性与后续处

6、理比较小J，故设计采取了纵向磁化的方式。GMI效应是指在交变电流的激励下，软磁导体的阻抗1．2材料对GMI的影响随着外界微弱磁场的变化而发生巨大改变的现象。通常用从图1可知，GMI与所用晶带的类型相关。本文选取巨磁阻抗比GMI(Z)衡量材料的GMI特性FeCuNbSiP，FeCoNbSiP进行了对比实验。从图中可以看出FeCoNbSiP能获得更高的GMI。GMI(Z)==×10(1)1．3电流退火对GMI的影响式中z()为外界磁场时材料的阻抗值；Z(H⋯)为为获得更高的GMI效应，可以对晶带进行处理。常用收稿日期：2014—1卜19$基金项目：国家自然科学基金资助项目(11079029，612

7、74099)；浙江省重点科技创新团队项目(2011R50012)第7期王红洲，等：基于铁基非晶薄带巨磁阻抗效应的位移传感器89l200率不稳定，导致输出信号的不稳定，故提出了采用一种新颖1000丑800的占空比和频率可调的矩形波产生方式，即用集成芯片溢6ooSTC15F104E。该芯片是由宏晶公司研制的一种基于51单据400蛊200片机的微型单片机，通过编程可以实现某一占空比和频率0的矩形波信号。