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新型多方向电磁能量采集器的设计与研究
1
作者 李扬 任伟 +3 位作者 王杰云 雷琪 丁煜恒 王建梅 《机械设计》 北大核心 2025年第10期150-160,共11页
随着电磁能量采集器的广泛应用,常见的在单方向或二维平面内收集能量的方式并不能满足一些复杂的工作环境。文中提出一种多方向电磁能量采集器的结构设计,当采集器在任意方向振动时,可在多个方向上同时产生能量并回收。采用Ansys Maxwel... 随着电磁能量采集器的广泛应用,常见的在单方向或二维平面内收集能量的方式并不能满足一些复杂的工作环境。文中提出一种多方向电磁能量采集器的结构设计,当采集器在任意方向振动时,可在多个方向上同时产生能量并回收。采用Ansys Maxwell软件对该采集器的动子磁体堆中永磁体与间隔铁片的尺寸、动子磁体堆的最佳平衡位置、各通道缠绕线圈的最佳位置及线圈宽度进行了优化;结合优化所得最佳参数制作了试验原型机;通过一系列振动试验测试了多方向电磁能量采集器的能量收集特性。试验结果表明:随着激励强度的提高,采集器电压输出增大,响应频带变宽,且均在11 Hz达到最大值。该研究为采集器在多方向上收集能量提供了一种新思路。 展开更多
关键词 能量采集 低频振动 功率密度 多通道结构
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电容式位移传感器的线性度标定与不确定度评定 被引量：18
2
作者 葛川 张德福 +3 位作者 李朋志 郭抗 李佩玥 杨怀江 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2546-2552,共7页
由于光刻投影物镜装调中电容传感器的线性度指标不能够满足位移调节精度的需求,本文提出了一种提高电容传感器测量线性度的方法。该方法采用压电驱动器提供位移进给;采用高精度激光测长干涉仪校准电容传感器的线性度,提供位移反馈以保... 由于光刻投影物镜装调中电容传感器的线性度指标不能够满足位移调节精度的需求,本文提出了一种提高电容传感器测量线性度的方法。该方法采用压电驱动器提供位移进给;采用高精度激光测长干涉仪校准电容传感器的线性度,提供位移反馈以保证运动控制精度。采用高阶曲线拟合方法得到拟合系数对传感器线性度进行在线标定;对标定实验中的环境、安装、机构以及控制等进行不确定度分析与评定以保证电容传感器的线性度测量精度;最后进行电容传感器线性度的标定实验。实验结果表明:本文提出的线性度标定方法能够减小各误差项对于测量结果的影响,标定后传感器线性度由0.047 14%提高至0.004 84%,近一个数量级,并且线性度重复性较高,重复性偏差为0.38nm,全行程内线性度的合成不确定度为5.70nm,能够满足光刻物镜中位移控制精度的需求。 展开更多
关键词 电容传感器 位移传感器 标定 线性度 不确定度 光刻投影物镜
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磁罗盘误差分析及补偿 被引量：24
3
作者 王璐 赵忠 +2 位作者 邵玉梅 贺海鸥 罗进 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期439-441,共3页
磁罗盘已被广泛地应用在民用及军事领域,误差补偿是磁罗盘研究中的一个关键技术.在分析磁罗盘误差的基础上,主要针对对磁罗盘影响最大同时最难控制的磁罗差,提出了一种基于BP网络的补偿方法,并建立以测量航向角为输入、补偿后航向角为... 磁罗盘已被广泛地应用在民用及军事领域,误差补偿是磁罗盘研究中的一个关键技术.在分析磁罗盘误差的基础上,主要针对对磁罗盘影响最大同时最难控制的磁罗差,提出了一种基于BP网络的补偿方法,并建立以测量航向角为输入、补偿后航向角为输出的三层BP网络模型.实验证明,用该方法可以较好地补偿磁罗差且补偿后航向误差均方差仅为0.39255. 展开更多
关键词 磁罗盘 误差补偿 BP网络 最小二乘 最佳椭圆拟合
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脑电信号的混沌分析和小波包变换特征提取算法 被引量：27
4
作者 罗志增 李亚飞 +1 位作者 孟明 孙曜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期33-39,共7页
针对脑电(EEG)信号的手部动作模式信息处理,提出一种混沌分析和小波包变换相结合的特征提取方法。用眼动辅助来采集手部动作时的脑电信号,对采集的C3、C4、P3和P4脑电信号消噪后分别用混沌分析和小波包变换的方法进行特征提取,前者提取... 针对脑电(EEG)信号的手部动作模式信息处理,提出一种混沌分析和小波包变换相结合的特征提取方法。用眼动辅助来采集手部动作时的脑电信号,对采集的C3、C4、P3和P4脑电信号消噪后分别用混沌分析和小波包变换的方法进行特征提取,前者提取混沌特征的最大Lyapunov指数和关联维数,组成8维向量;后者提取脑电信号的4种特征节律波,分别计算其相对能量,组成16维向量;最后把两种方法提取的向量组成24维特征向量,输入SVM分类器,实现基于EEG信号的手部动作模式的识别。对不同个体上翻、下翻、展拳、握拳4种手部动作的识别实验表明,平均识别率均在80%以上,明显优于其他方法识别的结果。 展开更多
关键词 脑电信号 手部动作识别 混沌分析 小波包变换 SVM分类器
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线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响 被引量：72
5
作者 于亚婷 杜平安 廖雅琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1045-1050,共6页
针对电涡流传感器探头线圈形状及其参数对传感器灵敏度和线性范围的影响问题,本文以Biot-Savart定律为基础,推导了具有梯形截面的矩形柱线圈和圆形柱线圈对称轴上任一点的磁场分布,确定了在以位移为检测量的电涡流传感器中采用圆柱线圈... 针对电涡流传感器探头线圈形状及其参数对传感器灵敏度和线性范围的影响问题,本文以Biot-Savart定律为基础,推导了具有梯形截面的矩形柱线圈和圆形柱线圈对称轴上任一点的磁场分布,确定了在以位移为检测量的电涡流传感器中采用圆柱线圈更合理,并通过有限元法研究和分析了在线圈匝数密度不变和变化2种情况下圆柱线圈内径、外径、厚度、截面形状(矩形、梯形和倒梯形)对传感器灵敏度和线性范围的影响,为合理选择线圈参数和优化传感器性能提供参考。 展开更多
关键词 电涡流传感器 灵敏度和线性范围 线圈形状 几何参数 有限元法
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磁电阻效应的原理及其应用 被引量：24
6
作者 张海峰 刘晓为 +1 位作者 王喜莲 霍明学 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期362-366,共5页
对几种磁阻效应作用机理和磁阻元件在传感器中的应用进行了综述,详细介绍了几种磁阻传感器的工作原理,对几类常用的磁阻传感器的性能进行了比较,并对磁阻传感器的发展进行了展望.
关键词 磁阻效应 电阻率 巨磁电阻 磁阻传感器 检测
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高精度磁电子罗盘的研制 被引量：35
7
作者 李希胜 王家鑫 +2 位作者 汤程 王立锦 王绍纯 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2441-2444,共4页
介绍了磁电子罗盘的设计.利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘.信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响.针对干扰因素的特点,采用八位置标定法进行自动标定.对所研制的罗盘进行了室外试验,... 介绍了磁电子罗盘的设计.利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘.信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响.针对干扰因素的特点,采用八位置标定法进行自动标定.对所研制的罗盘进行了室外试验,最大罗差小于0.1°.试验结果表明,该磁电子罗盘具有较高的精度. 展开更多
关键词 各向异性磁电阻 磁电阻传感器 电子罗盘
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隧道磁电阻(TMR)磁传感器的特性与应用 被引量：61
8
作者 吕华 刘明峰 +4 位作者 曹江伟 白建民 魏福林 杨正 王建国 《磁性材料及器件》 CSCD 北大核心 2012年第3期1-4,15,共5页
基于TMR效应的磁传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低等诸多优点,可广泛应用于信息技术、电子电力、能源工业、汽车电子、工业自动控制及生物医学等领域。采用国内某公司开发的TMR传感器芯片,我们对TMR芯片在电子罗盘、电流传感器、角... 基于TMR效应的磁传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低等诸多优点,可广泛应用于信息技术、电子电力、能源工业、汽车电子、工业自动控制及生物医学等领域。采用国内某公司开发的TMR传感器芯片,我们对TMR芯片在电子罗盘、电流传感器、角度传感器、双极锁存开关传感器、验钞机磁头等方面的应用进行了研究。本文主要介绍这些传感器的工作原理及其性能特征,并展望了TMR传感器的应用前景。 展开更多
关键词 隧道磁电阻 传感器 原理 特性 应用
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基于非晶带巨磁阻抗效应的新型弱磁场传感器 被引量：29
9
作者 鲍丙豪 蒋峰 +1 位作者 赵湛 宋雪丰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2380-2383,共4页
利用短时矩形脉冲电流对近零磁致伸缩系数钴基非晶态合金带进行退火处理,得到约114%的巨磁阻抗变化率.同时利用CMOS多谐振荡电路产生窄脉冲电流序列对前面处理过的非晶带进行激励,制作成灵敏度高、稳定性好、功耗低的弱磁场传感器.对传... 利用短时矩形脉冲电流对近零磁致伸缩系数钴基非晶态合金带进行退火处理,得到约114%的巨磁阻抗变化率.同时利用CMOS多谐振荡电路产生窄脉冲电流序列对前面处理过的非晶带进行激励,制作成灵敏度高、稳定性好、功耗低的弱磁场传感器.对传感器的工作原理进行了分析,并设计了信号处理电路.该传感器可应用于对弱磁场的检测. 展开更多
关键词 巨磁阻抗效应 非晶态软磁合金带 脉冲电流退火 弱磁场传感器
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基于提离点的脉冲涡流测厚研究 被引量：25
10
作者 郑岗 刘丁 +1 位作者 张震 李好文 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1745-1749,共5页
脉冲涡流检测技术(PEC)是近年来发展起来的一种新的无损检测技术,与传统涡流检测技术相比具有频谱宽、信息丰富等优点,但检测中依然受到提离效应的干扰。本文围绕脉冲涡流在非磁性金属厚度测量中提离效应的干扰问题,通过引入提离点来分... 脉冲涡流检测技术(PEC)是近年来发展起来的一种新的无损检测技术,与传统涡流检测技术相比具有频谱宽、信息丰富等优点,但检测中依然受到提离效应的干扰。本文围绕脉冲涡流在非磁性金属厚度测量中提离效应的干扰问题,通过引入提离点来分析脉冲涡流信号,以达到利用提离效应的目的。从仿真计算与实验结果来看,在一定提离范围内,应用提离点信息进行金属厚度测量效果较好,可以实现精确测量。 展开更多
关键词 脉冲涡流 提离效应 提离点 厚度测量
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ns级脉冲磁场传感器的研制 被引量：10
11
作者 梁可道 米彦 +3 位作者 李成祥 姚陈果 孙才新 田鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1994-1999,共6页
变电站内存在具有ns级上升沿且幅值较高、频带较宽的快速瞬态电磁脉冲,以辐射和传导的方式干扰保护与控制等二次设备。为了评估变电站内电磁干扰及防护措施对干扰抑制效果的问题,基于法拉第电磁感应定律,研制了一套可用于测量高幅值、... 变电站内存在具有ns级上升沿且幅值较高、频带较宽的快速瞬态电磁脉冲,以辐射和传导的方式干扰保护与控制等二次设备。为了评估变电站内电磁干扰及防护措施对干扰抑制效果的问题,基于法拉第电磁感应定律,研制了一套可用于测量高幅值、宽频带磁脉冲的ns级脉冲磁场传感器,并分析了其基本原理、幅频特性、灵敏度、方波磁场的幅值响应和测量干扰,阐述了其设计原则及应注意的问题。通过模拟电磁脉冲对其标定与测试,结果表明,此传感器的灵敏度为703.42V/T,频带为400kHz～100MHz,满足变电站内瞬态脉冲磁场测量的要求。 展开更多
关键词 脉冲磁场 测量 传感器 探头 电磁干扰 变电站
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微型感应线圈车辆传感器 被引量：19
12
作者 林凌 韩晓斌 +2 位作者 丁茹 李刚 洪权 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期994-996,1000,共4页
智能交通系统(ITS)是解决日益严重的高速公路和城市交通问题的有效途径。车辆检测传感器是ITS中最重要的交通数据采集设备之一。通过埋在地下或者安装于道路两旁的车辆检测器,可以准确实时地获得各种交通数据(包括车流量、车速度、车辆... 智能交通系统(ITS)是解决日益严重的高速公路和城市交通问题的有效途径。车辆检测传感器是ITS中最重要的交通数据采集设备之一。通过埋在地下或者安装于道路两旁的车辆检测器,可以准确实时地获得各种交通数据(包括车流量、车速度、车辆密度、占有率等)。在众多车辆检测器中,感应线圈式车辆检测器具有性能稳定、性价比高、应用方便等优点,因而目前在工程上应用最广。但其探测线圈体积庞大,安装时需要阻断交通,工程量大;线圈容易损坏。本文将采用微型线圈,并将单片机控制技术引入传统的车辆传感器中,从而有效地降低了安装的工程量,开发出适用性更强的车辆传感器。经实验证明,该传感器可有效地检测出车辆信号。 展开更多
关键词 智能交通系统 车辆检测器 微型线圈
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振动环境下压力传感器失效机理分析 被引量：9
13
作者 崔宏敏 陈宝成 +2 位作者 崔光浩 丁钟凯 胡运聪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期207-211,共5页
在复杂的振动环境中,一种特定结构的压力传感器经常出现内引线断裂的失效现象。通过对内引线断截面及断口侧面的观察,确定为振动疲劳断裂。应用机械振动和模态分析理论,将转接引线的力学模型简化为伯努利-欧拉梁,通过自由振动偏微分方... 在复杂的振动环境中,一种特定结构的压力传感器经常出现内引线断裂的失效现象。通过对内引线断截面及断口侧面的观察,确定为振动疲劳断裂。应用机械振动和模态分析理论,将转接引线的力学模型简化为伯努利-欧拉梁,通过自由振动偏微分方程计算其基频,与有限元软件计算的结果进行比对,证明建立的有限元模型能够准确反映传感器的动力学状态。应用该有限元模型,进行模态和振型的计算,寻求致使内引线断裂失效的原因,并将计算结果与试验结果对比,证明寻找的失效原因的正确性。 展开更多
关键词 压力传感器 失效机理 有限元 谐振 疲劳断裂
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磁罗盘误差分析与校准 被引量：28
14
作者 晁敏 蒋东方 文彩虹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期525-532,共8页
根据磁罗盘的工作原理,在详细分析了磁干扰和仪表误差等影响磁罗盘精度各因素的基础上,首先建立了一个用矩阵方程描述的磁罗盘方位指向输出的精确测量模型;接着证明了目前广泛使用的几种罗盘指向解算模型仅是上述精确测量模型在不同特... 根据磁罗盘的工作原理,在详细分析了磁干扰和仪表误差等影响磁罗盘精度各因素的基础上,首先建立了一个用矩阵方程描述的磁罗盘方位指向输出的精确测量模型;接着证明了目前广泛使用的几种罗盘指向解算模型仅是上述精确测量模型在不同特定条件下的简化或泛化;随后基于不同姿态下的椭圆拟合算法对上述精确测量模型各个参数进行辨识,提出了全面校准磁罗盘方位指向的方法和步骤;最后用实例检验并比较了采用椭圆拟合模型和精确测量模型对罗盘方位解算的效果,验证了该精确测量模型的广泛适用性。 展开更多
关键词 方位测量 磁罗盘 测量模型 磁场干扰 罗差修正
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时间差型磁通门敏感单元巴克豪森噪声处理研究 被引量：10
15
作者 庞娜 程德福 +2 位作者 王言章 吴树军 曲文亮 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2594-2601,共8页
敏感单元是时间差型磁通门传感器的核心,磁芯在交变磁场激励下产生巴克豪森噪声,该噪声直接影响后续电路输出信号质量及时间差检测,限制了磁通门稳定性和灵敏度的提高。针对时间差型磁通门的工作原理,对巴克豪森噪声特点进行分析,研究... 敏感单元是时间差型磁通门传感器的核心,磁芯在交变磁场激励下产生巴克豪森噪声,该噪声直接影响后续电路输出信号质量及时间差检测,限制了磁通门稳定性和灵敏度的提高。针对时间差型磁通门的工作原理,对巴克豪森噪声特点进行分析,研究该噪声与磁芯磁导率之间的关系。在Simulink仿真平台上以动态反正切磁滞回线模型为基础,搭建敏感单元巴克豪森噪声模型。根据噪声分布规律将小波滤波应用到感应信号去噪处理中,利用时间差信噪比对比分析不同滤波方法的效果。仿真及实测结果表明,小波滤波能有效去除巴克豪森噪声,时间差信噪比提高133倍,时间差波动小于35μs,为提高时间差型磁通门敏感单元检测精度和稳定性提供了依据。 展开更多
关键词 磁通门传感器 时间差 巴克豪森噪声 小波滤波
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电感式磨粒传感器中铁磁质磨粒特性仿真研究 被引量：22
16
作者 吴超 郑长松 马彪 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2774-2780,共7页
针对机械装置的在线监测传感器,模拟了铁磁质磨粒通过传感器过程中传感器线圈的磁场和感应线圈的感应电压瞬态变化特性。考虑了线圈与铁磨粒的材料、线圈匝数和激励线圈的输入电压等因素,应用Jmag Designer 10.4软件建立了传感器的二维... 针对机械装置的在线监测传感器,模拟了铁磁质磨粒通过传感器过程中传感器线圈的磁场和感应线圈的感应电压瞬态变化特性。考虑了线圈与铁磨粒的材料、线圈匝数和激励线圈的输入电压等因素,应用Jmag Designer 10.4软件建立了传感器的二维有限元模型。仿真结果揭示了磨粒运动过程中线圈磁场与感应线圈中感应电压的变化规律,获得了感应电压与球形磨粒的直径大小的立方成正比,与磨粒运行速度成正比。研究结果对于电感式磨粒传感器的开发具有重要的指导价值。 展开更多
关键词 磨粒监测 磁感应 有限元法 电感式传感器
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低剩磁误差磁通门的激励电路研究 被引量：17
17
作者 刘诗斌 崔智军 刘昭元 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1709-1712,共4页
降低磁通门剩磁误差的有效方法是增大激励电流的峰值,但大的激励电流峰值将增大功耗。带有足够高峰值的尖脉冲激励电流能降低剩磁误差,同时也降低了功耗,但是降低了传感器的灵敏度而且信号的处理难度增加。一种有效的解决方法是采用激... 降低磁通门剩磁误差的有效方法是增大激励电流的峰值,但大的激励电流峰值将增大功耗。带有足够高峰值的尖脉冲激励电流能降低剩磁误差,同时也降低了功耗,但是降低了传感器的灵敏度而且信号的处理难度增加。一种有效的解决方法是采用激励调谐方法获得所谓理想激励波形。本文提出用激励电路产生高峰值和低有效值激励信号的方法。与调谐激励方法不同,该方法采用积分器和微分器对输入方波信号进行处理后相加,得到一种在峰值处叠加有尖脉冲的三角波信号。电路不用仔细调谐,且尖脉冲的峰值比较容易调节,方便对剩磁误差的研究。针对尖脉冲的峰值固定的情况,还提出了仅由两个电阻,两个电容和一个运算放大器组成的改进型电路。实验结果表明:采用本文激励电路,在10mT的磁场干扰后,磁通门的剩磁误差为0.5nT。 展开更多
关键词 磁通门 激励电路 剩磁误差 磁传感器 低功耗
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三维磁敏传感器的设计及误差分析 被引量：19
18
作者 陈棣湘 潘孟春 罗飞路 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期642-644,共3页
采用三维磁敏传感器有助于降低磁场测量系统的复杂性和提高磁场测量速度。介绍了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法,分析了霍尔元件的粘贴角度偏差、传感器的体积对测量精度的影响,并对传感器的总体误差进行了估算,其分析结果对... 采用三维磁敏传感器有助于降低磁场测量系统的复杂性和提高磁场测量速度。介绍了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法,分析了霍尔元件的粘贴角度偏差、传感器的体积对测量精度的影响,并对传感器的总体误差进行了估算,其分析结果对三维集成磁敏传感器的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 磁场测量 三维磁敏传感器 霍尔元件 误差
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磁感应式高压共轨转速传感器研制 被引量：10
19
作者 宋国民 李骏 +1 位作者 胡林峰 蒋兆颐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期290-294,共5页
对磁电式转速传感器结构及工作原理进行了阐述,并在此基础上针对高压共轨柴油机开发了磁电式转速传感器,同时与国外样品进行了性能对比试验,最后应用到自主开发的电控共轨系统试验。试验结果表明研制的磁电式转速传感器性能良好,可替代... 对磁电式转速传感器结构及工作原理进行了阐述,并在此基础上针对高压共轨柴油机开发了磁电式转速传感器,同时与国外样品进行了性能对比试验,最后应用到自主开发的电控共轨系统试验。试验结果表明研制的磁电式转速传感器性能良好,可替代进口样品安装电控柴油机,且可应用于工业控制其它领域。 展开更多
关键词 磁电 转速传感器 共轨 柴油机
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钴基非晶磁芯巨磁阻抗效应电流传感器 被引量：8
20
作者 赵湛 鲍丙豪 +1 位作者 徐云峰 董钢 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期483-488,共6页
利用钴基非晶薄带环形磁芯的巨磁阻抗效应研制了新型非接触电流传感器。磁芯在2kA/m横向磁场作用下,用密度为25A/mm2短时矩形脉冲电流退火30s,通过CMOS多谐振荡电路产生的频率为900kHz窄脉冲电流激励,最大阻抗变化率为34%,磁场灵敏度约... 利用钴基非晶薄带环形磁芯的巨磁阻抗效应研制了新型非接触电流传感器。磁芯在2kA/m横向磁场作用下,用密度为25A/mm2短时矩形脉冲电流退火30s,通过CMOS多谐振荡电路产生的频率为900kHz窄脉冲电流激励,最大阻抗变化率为34%,磁场灵敏度约为45%/Oe。分析了传感器工作原理,设计了传感器电路,通过参数的优化和电流负反馈设计提高了传感器的分辨率、线性度、灵敏度和测量范围。设定测量范围为-2.5^+2.5A时,传感器测量精度为0.45%,灵敏度为0.67V/A。 展开更多
关键词 钴基非晶薄带 环形磁芯 巨磁阻抗效应 非接触测量 电流传感器
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