[實(shí)用新型]非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220206792.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202534240U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪建;盧常芳;趙良;高志華;孫萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué);汪建
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18;G01R33/09
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x，屬于大專院校的電磁學(xué)、物理學(xué)等相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

巨磁阻抗(Giant?Magneto-impedance，簡(jiǎn)稱GMI)效應(yīng)，是20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，是指材料的交流阻抗隨外加直流磁場(chǎng)的改變而發(fā)生劇烈變化的特性。巨磁阻抗一般定義為(Z_H-Z₀)/Z₀，其中Z₀和Z_H分別表示無(wú)外磁場(chǎng)和外加磁場(chǎng)下軟磁材料的交流阻抗，其比值的大小表示材料對(duì)磁場(chǎng)變化的敏感程度。1992年，日本Mohri教授等人首先在FeCoSiB非晶軟磁絲中觀察到在磁場(chǎng)下材料的ΔZ/Z₀高達(dá)50%以上，靈敏度比金屬多層膜Fe/Cr或Co/Ag中的巨磁電阻(Giant?Magnetic?Resistance，簡(jiǎn)稱GMR)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

巨磁阻抗效應(yīng)具有快速響應(yīng)，溫度穩(wěn)定，無(wú)磁滯現(xiàn)象等特點(diǎn)，利用該效應(yīng)制作的磁傳感器，不但繼承了傳統(tǒng)磁傳感器的優(yōu)點(diǎn)，而且由于GMI磁阻抗變化率高，使它能探測(cè)微弱磁場(chǎng)，可廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、生物醫(yī)療、自動(dòng)控制、安全生產(chǎn)等各行業(yè)，有著廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有巨磁阻抗的研究，大多集中于科研單位的實(shí)驗(yàn)室或是研究生階段的學(xué)生進(jìn)行研究，對(duì)巨磁阻抗現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究，得動(dòng)用恒流源、信號(hào)發(fā)生器等多種實(shí)驗(yàn)器材，并進(jìn)行復(fù)雜的組合，不方便于普通學(xué)生對(duì)巨磁阻抗效應(yīng)的掌握。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器的不足，本測(cè)量?jī)x提出了一種將大電流恒流源、磁場(chǎng)線圈和高精度信號(hào)發(fā)生器、非晶絲巨磁阻抗傳感材料結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行精確控制的非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x，可滿足高精度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。同時(shí)通過(guò)對(duì)巨磁阻抗輸出隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化等的多種關(guān)系的測(cè)量，使學(xué)生能了解與掌握巨磁阻抗效應(yīng)的原理與應(yīng)用。測(cè)量?jī)x能滿足大專院校的電磁學(xué)和物理等相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。

本測(cè)量?jī)x由非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x主機(jī)和外部可控磁場(chǎng)線圈、巨磁測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和非晶絲材料組成，非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x主機(jī)上設(shè)置有五位數(shù)顯頻率表、四位數(shù)顯的電流表和四位數(shù)顯的電壓表、測(cè)量切換開(kāi)關(guān)、八個(gè)數(shù)控按鍵、功能選擇開(kāi)關(guān)和兩個(gè)信號(hào)輸出端口，非晶絲巨磁測(cè)量?jī)x主機(jī)內(nèi)設(shè)置有大電流恒流源和高精信號(hào)發(fā)生器及單片機(jī)和控制電路。

本測(cè)量?jī)x采用的單片機(jī)型號(hào)為AT89C52，它作為控制核心來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AD9850的控制，它具有編程簡(jiǎn)便、接口簡(jiǎn)單、小型化的特點(diǎn)。同時(shí)以單片機(jī)為控制核心，控制由運(yùn)算放大器和復(fù)合型大功率晶體管構(gòu)成的恒流源系統(tǒng)，測(cè)量?jī)x中的恒流源在20～2000mA輸出電流時(shí)，輸出電流誤差小于1mA，控制精度較高。單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算形成相應(yīng)的數(shù)字輸出量,再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率輸出和恒流源電流輸出的精確調(diào)節(jié)。數(shù)控方式是采用鍵盤輸入方式，去設(shè)置所需的頻率值或電流值，并由LED數(shù)碼方式顯示出來(lái)。

本測(cè)量?jī)x主機(jī)內(nèi)具有了高精信號(hào)發(fā)生器，它主要采用了美國(guó)ATI公司的直接數(shù)字頻率（DDS）合成芯片AD9850。與早期的直接式頻率合成技術(shù)和鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)相比較，其產(chǎn)生的信號(hào)具有波形穩(wěn)定好、頻率分辨率高、頻率切換速度快等特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)編程控制。

本測(cè)量?jī)x在工作頻率為125MHz的情況下，通過(guò)頻率控制，可輸出頻率分辨率為0.1Hz的波形，且輸出頻率范圍是1Hz～40MHz。AD9850有40位控制字，32位用于頻率控制，5位用于相位控制，1位用于電源休眠控制，2位用于選擇工作方式。

本測(cè)量?jī)x具有兩個(gè)可控磁場(chǎng)線圈，置于測(cè)量?jī)x主機(jī)上部，磁場(chǎng)線圈為空心結(jié)構(gòu)，通入線圈的磁場(chǎng)電流由測(cè)量?jī)x主機(jī)內(nèi)單片機(jī)所控制的大電流恒流源提供。主機(jī)內(nèi)恒流源所采用的運(yùn)放芯片為L(zhǎng)F353，LF353是一種帶內(nèi)部微調(diào)輸入偏差電壓技術(shù)(BI—FETⅡtechnology)的高速運(yùn)放，它輸入阻抗高，并具有極高的轉(zhuǎn)換率。同時(shí)為達(dá)到大電流輸出，在恒流源的輸出端采用了大功率的NPN型達(dá)林頓復(fù)合管電路。

測(cè)量?jī)x采用獨(dú)立式鍵盤，即單片機(jī)的I/O口直接與按鍵相連。八個(gè)按鍵的設(shè)置為：兩個(gè)菜單選擇鍵MENU，兩個(gè)選擇鍵SEL，向上變化鍵ADD，向下變化鍵INC，數(shù)值增加鍵UP和數(shù)值減小鍵DOWN。通過(guò)按鍵可對(duì)所需的頻率信號(hào)和電流大小進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

測(cè)量?jī)x的非晶絲材料置于巨磁測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，并置于磁場(chǎng)線圈的軸線上。

附圖說(shuō)明