[發明專利]一種非晶絲阻抗張量自動測量裝置

有效

• 申請號: 201710890983.4
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107831457B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 許洪光;楊童;蔡澤峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發明提出了一種非晶絲阻抗張量的測量裝置，包括控制計算機和測量控制軟件、程控電流源、程控信號發生器、非晶絲、二軸亥姆霍茲線圈、螺線管線圈以及信號處理電路板。控制計算機通過測量控制軟件對程控信號發生器、程控電流源參數以及信號處理電路板進行程序控制，實現不同參數條件下非晶絲阻抗張量的自動化測量，并繪出阻抗張量特性曲線。各個阻抗測量的激勵信號和測量信號通過信號切換矩陣將各個信號切換到相應的激勵端口和測量端口，實現了在一個測量裝置上測量阻抗張量全部分量的功能。本發明用于非晶絲磁介質的各向異性的研究，可為精確建立非晶絲磁場傳感模型提供技術手段。

技術領域

本發明屬于阻抗測量技術領域，具體涉及一種是針對各向異性磁介質的阻抗張量測量裝置。

背景技術

非晶絲因其獨特的磁疇結構和磁效應，例如雙穩態效應、馬特基效應和巨磁阻抗效應等，而具有廣泛的應用領域。傳統的巨磁阻抗測量主要采用對角方法，方法是對非晶絲施加激勵電流，測量非晶絲兩端電壓，通過電壓與電流之比獲得阻抗，這種模型假定被測量磁場為均勻軸向磁場，因此其應用局限于軸向磁場的測量，現行物理模型下對于非軸向磁場的處理，只能采用經驗公式進行補償。

非晶絲是磁各向異性介質，不同方向的外部磁場必然影響各個方向的磁介質參數改變，進而引起阻抗張量的變化，因此需要一種對各向異性介質阻抗測量的裝置，為建立磁介質物理模型提供測試數據，同時為提高傳感器的測量精度提供實測數據依據。

根據阻抗張量的定義，可以看到傳統的非晶絲巨磁阻抗只是阻抗張量中的軸向-軸向阻抗分量，因此阻抗張量是對巨磁阻抗概念的擴展，是對非晶絲空間分布阻抗的描述，對阻抗張量的測量，可以更精確地建立各向異性特性模型。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種非晶絲阻抗張量的測量裝置。

本發明具體通過如下技術方案實現：

一種非晶絲阻抗張量的測量裝置，所述裝置包括控制計算機(1)和測量控制軟件、程控電流源(2)、程控信號發生器(3)、非晶絲(4)、二軸亥姆霍茲線圈(5)、螺線管線圈(6)以及信號處理電路板(7)；信號處理電路板(7)包括信號切換矩陣、相位/幅度檢測器、信號調理電路、模數轉換器以及微處理器；程控信號發生器(3)、程控電流源(2)以及信號處理電路板(7)通過UART電纜與控制計算機(1)相連，控制計算機(1)通過測量控制軟件對程控信號發生器(3)、程控電流源(2)參數以及信號處理電路板(7)進行程序控制，實現不同參數條件下非晶絲阻抗張量的自動化測量，并繪出阻抗張量特性曲線；螺線管線圈(6)穿過非晶絲(4)，兩者軸心重合；二軸亥姆霍茲線圈(5)包括相互正交的軸向線圈和環向線圈，螺線管線圈(6)和非晶絲(4)位于二軸亥姆霍茲線圈(5)中。

進一步地，所述非晶絲(4)是負向磁致伸縮系數接近于零的Co基非晶絲，其直徑為5-100微米。

進一步地，所述二軸亥姆霍茲線圈(5)用于產生均勻的、互相垂直的磁場。

進一步地，非晶絲阻抗張量是由4個復阻抗分量構成的復數矩陣，各個分量采用圓柱坐標表示，分為軸向-軸向、軸向-環向、環向-軸向以及環向-環向4個阻抗分量。

進一步地，流過非晶絲的電流定義為軸向電流，非晶絲兩端的電壓定義為軸向電壓；在軸向-環向阻抗測量和環向-軸向阻抗測量時，驅動螺線管線圈的電流定義為環向電流，螺線管線圈兩端電壓定義為環向電壓；在環向-環向阻抗測量時，螺線管線圈兩端電壓定義為環向電壓，驅動亥姆霍茲線圈的電流定義為環向電流。

進一步地，每個阻抗分量使用對應坐標軸方向的電壓與電流之比進行表示，軸向-軸向阻抗定義為非晶絲兩端電壓與流過非晶絲的電流之比，軸向-環向阻抗定義為非晶絲兩端電壓與穿過非晶絲的螺線管線圈流過電流之比、環向-軸向阻抗定義為穿過非晶絲的螺線管線圈兩端電壓與流過非晶絲的電流之比、環向-環向阻抗定義為穿過非晶絲的螺線管線圈兩端電壓與流過亥姆霍茲線圈電流之比。