巨磁阻抗效应

摘要： Fe基合金性能优异,是首选的“双绿色”节能材料,在电力电子信息领域具有重要的应用价值.本文对单辊快淬制备的Fe_(64.8)Co_(7.2)Nb_(4)Si_(4.8)B_(19.2)非晶薄带实施多场耦合热处理(电流张应力退火),采用阻抗仪和磁力显微镜观测薄带纵向驱动巨磁阻抗效应及磁畴结构,结合X射线衍射、随机各向异性模型和数值拟合分析薄带的磁晶各向异性和应力各向异性,提出磁各向异性竞争因子k,从磁各向异性角度研究合金带巨磁阻抗效应调控机制.结果表明,k≤0.147的薄带展现出“单峰”和“穹顶”状的巨磁阻抗效应,且具有较规则的横向磁畴结构;而k>0.147的薄带展现出“尖刺+穹顶”状巨磁阻抗效应,同时在较不规则的横向畴畴壁处观测到新畴的形核和分裂,这为磁各向异性的竞争抑制作用提供了佐证.因此,本研究认为多场耦合热处理Fe_(64.8)Co_(7.2)Nb_(4)Si_(4.8)B_(19.2)合金薄带展现出良好的应力敏感特性可由磁各向异性的竞争抑制作用解释,它是材料巨磁阻抗效应实现调控的主要原因,在调制优化材料磁性能方面具有良好的应用前景.

摘要： 小型化、高灵敏、可实时精确测量实验室环境磁场的专用磁传感器,对确保实验室内精密设备仪器的正常运行具有重要意义。该文研制了一种基于巨磁阻抗(GMI)效应的磁传感器,传感器以钴基非晶丝为核心敏感材料,采用非对角激励方式测量磁场变化。在电路设计上,由预编程晶振与单稳态多谐振荡器构成磁传感器的激励信号发生电路,由反相缓冲器、开关检波和反相积分器构成磁传感器的信号处理电路。性能测试结果表明在–60 000~60 000 nT的磁场强度范围内,传感器分辨率可达750 pT,24 h漂移量≤3 nT,非线性度<0.5%,达到了实验室实际环境磁场测量要求。

摘要： 本文研究了Fe基(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)合金薄带为磁芯的驱动线圈的巨磁阻抗效应与驱动线圈直径之间的关系。结果表明,驱动线圈的直径是影响Fe基磁芯驱动线圈巨磁阻抗效应的重要因素。驱动线圈直径越小,巨磁阻抗效应越明显,且随着驱动线圈直径的增大,磁芯驱动线圈的最大阻抗比(ΔZ/Z)max呈现指数性降低;磁芯驱动线圈在低频时,对频率的变化响应非常灵敏;磁芯与驱动线圈的占空比与磁芯驱动线圈最大阻抗比(ΔZ/Z)max之间存在指数增大关系。

摘要： 采用层间胶合方法制备了淬态非晶FeSiB/Cu/FeSiB三明治薄带,研究了同尺寸单层薄带和三明治薄带的巨磁阻抗(giant magneto-impedance,GMI)随外磁场与带轴夹角β的变化特性.结果表明,FeSiB单层薄带在7.0 MHz最佳响应频率下,GMI仅约30％,外磁场与带轴夹角对单层薄带GMI几乎没有影响;三明治薄带的GMI效应则十分显著,在0.6 MHz最佳响应频率下,纵、横向GMI比分别达到272％和464％,GMI随β的增大而增强;所有β角的三明治薄带GMI曲线都出现各向异性峰,各向异性峰随β的增大而展宽.根据磁畴转动模型推导了薄带横向磁导率与各向异性场及β之间的函数关系式.结果显示,三明治薄带GMI随夹角β变化的特性与理论推算的横向磁导率变化有较好的一致性,而单层薄带则不然.该磁畴转动模型能定性解释三明治薄带GMI随外磁场方向变化特性.

摘要： 提出并表征了一种由铁基纳米晶带材FeCuNbSiB作为敏感元件的差动式巨磁阻抗效应GMI电流传感器,通过测试FeCuNbSiB带材在不同激励频率下巨磁阻抗变化率随外加磁场的变化关系,得出传感器工作频率以及最佳静态工作点.实验结果表明,非接触式差动GMI电流传感器的输出与所施加电流具有良好的线性关系,且灵敏度为0.46 V·A-1,与理论值0.5V·A-1吻合较好;线性度可达2.86％,比GMI电流传感器线性度提高了31.7％.本研究所提出的差动式GMI电流传感器具有非接触测量、高线性度、高灵敏度等突出优点,对直流输电线路在线监测具有潜在的应用价值.%A differential GMI current sensor consisting of iron-based nanocrystalline ribbon FeCuNbSiB as the key sensitive component was proposed and characterized.The variations of giant magneto-impedance ratio were measured with field sweeping under various driving frequencies,and then the working frequency and the optimum bias were obtained from the results.The experimental results demonstrate that the output of the presented sensor has a favorable linear relationship with the applied current,and the measured sensitivity of 0.46 V · A-1 matches well with the estimated value.The linearity of the sensor can reach the value of 2.86％ approximately 31.7％ higher than that of the one without differential.Therefore,these unique advantages of non-contact measurement,high linearity and high sensitivity exhibit great potentials for the GMI current sensor in the field of DC transmission lines monitoring.

摘要： 基于软磁非晶材料巨磁阻抗(giant magneto impedance,GMI)效应的传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一.GMI磁传感器具有微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗等特点,在微弱磁场检测方面,具有广阔的应用前景.而高灵敏度与低噪音对GMI传感器尤为重要.然而,由于GMI效应及应用是近十几年刚刚发展起来的新领域,人们更多的关注GMI效应的基础理论研究,而GMI传感器相关理论研究相对较少.基于此,一方面介绍了GMI磁传感器灵敏度和噪声的国内外研究现状,同时介绍了GMI传感器的应用情况.%Magnetic field sensor based on giant magneto impedance (GMI)effect in soft magnetic amorphous wire is one of the highlights recently.GMI magnetic sensors have the characteristics of miniaturization,high sensitivity,fast response,high temperature stability and low power consumption,which have widely applied prospects,especially in the weak magnetic fields detection.Therefore,the high sensitivity and low noise of sen-sor are particularly important to GMI applications.However,most of the researches focus on the basic theory of GMI effect and few attentions have been taken on the control of sensitivity and noise of GMI sensors because the GMI effect and its application is a new developing field recently.In this paper,the research status on sensitivity and noise of GMI magnetic sensors are introduced and the application of GMI sensors is also presented.

摘要： According to the longitudinal giant magneto-impedance effect curve of Fe73.5 Cu1 Nb3Si13.5 B9 ribbon samples which had been annealed and tempered 11 times,the magnetic anisotropy field was obtained,at the same time monitoring ribbon elongation under applied stress.Analysis of the experimental data obtained after tempering 11 times.The results showed that the residual magnetic anisotropy field was 25.3 ％ and the residual elongation was 78.7％.It was concluded that multiple tempering could not eliminate entirely stress-induced magnetic anisotropy and ribbon elongation could not fully recover.It was suggested that the magnetic anisotropy field induced by stress about 70％ came from the residual stress and 30％ came from creep elongation.%为研究Fe基合金薄带温度应力退火及回火特性,利用HP42494A阻抗分析仪得到Fe73.5 Cu1 Nb3 Si13.5 B9非晶薄带应力退火及回火后的磁各向异性场,用位移传感器测量退火和回火的伸长量.分析了经11次回火过程后样品的磁各向异性场的剩余百分比与薄带伸长量剩余百分比的关系.结果发现:11次回火后,磁各向异性场的剩余百分比为25.3％,薄带伸长量的剩余百分比为78.7％,表明:回火不能完全消除应力退火感生的磁各向异性场,且薄带的伸长不能完全恢复.

摘要： 测量了铁基非晶薄带巨磁阻抗效应的阻抗实部和虚部并且计算出磁导率的实部和虚部,通过磁导率的非线性解释了巨磁阻抗效应的非线性原因,并且利用Nyquist图推出磁导率等效电路模型,指出磁导率等效电路模型中的LC共振频率是解决磁导率非线性的关键.研究结果表明:在激励电源横向磁化和外加磁场纵向磁化的过程中,非晶薄带磁导率的变化无规则,导致非晶薄带的巨磁阻抗效应呈现非线性变化.当激励频率在5 M Hz、纵向磁场发生改变时,磁损耗角依然保持不变,磁导率与纵向磁场的非线性关系转化为磁导率模值与纵向磁场的关系,通过实验数据可以拟合出纵向磁场与磁导率的函数关系.

摘要： 采用自动平衡电桥法,测量产生巨磁阻抗效应时软磁材料的阻抗和幅角值.利用直流电源、亥姆霍兹线圈、阻抗分析仪等仪器搭建一套巨磁阻抗多参数测量系统,并采用虚拟仪器技术对测量系统进行编程控制.通过对商用Vitrovac6025带材进行测量实验,发现材料在不同频率下均表现出很强的巨磁阻抗效应;并且材料的巨磁阻抗效应随频率的增大先增大再减小,在5 MHz达到最大160％;同时,发现材料的幅角也随磁场变化表现出与阻抗类似的变化规律.实验结果表明该测量系统具有较高的准确性与高效性.

摘要： 以Co68Fe4．5Si15B12．5非晶丝为敏感器件，采用STM32微处理器为信号处理系统，研制了钢板缺陷检测仪．介绍了该仪器的检测原理、信号处理电路、检测仪器的标定方法．利用该仪器测试了具有缝隙的45号钢样品，测得缝深大于3．4 mm、缝宽大于0．05 mm、缝长大于10 mm ．%Using Co68Fe4.5Si15B12.5 as the sensitive device and STM32 as the signal processing sys‐tem ,a steel plate defect detection instrument was made .The detection principle ,signal processing circuit and the calibration method of the instrument were introduced .The surface defects of the steel plate were measured by this steel plate defect detection instrument .The results were measured ,the seam depth was greater than 3 .4 mm ,the seam width was greater than 0 .05 mm ,the seam length was greater than 10 mm .

摘要： 文章通过制备锰基钙钛矿氧化物，分析了该化合物的巨磁阻抗效应。利用四点法与绕线法对样品进行测量，同时从磁场应用范围、最大磁阻抗灵敏度与元件尺寸三方面，同现存的霍耳传感器进行了对比。

摘要： 本文研究了玻璃层厚度对玻璃包覆Co68Fe4.5Si13.5B14非晶微丝巨磁阻抗效应的影响.结果表明,随着玻璃层厚度的增加,微丝的巨磁阻抗效应降低.这是由于玻璃层增厚,微丝整体直径加大,微丝的非晶成形能力减弱,通过高分辨透射电镜观察到芯丝内部有类似晶体点阵的原子有序排列结构,该结构在合金的晶化过程中充当结晶的预存晶核,使芯丝在晶化退火处理虽然析出相直径较小约为5nm,但由于有晶化硬磁相析出,造成样品的软磁性能大大降低.所以在研究Co基玻璃包覆非晶微丝的巨磁阻抗效应时,选用微丝的外层玻璃包覆层尽量要薄,以确保微丝的非晶成形能力,提高巨磁阻抗效应.

摘要： 本文通过快速凝固方法制备了宽1-2 mm、厚约20μm的钴基非晶条带，并通过可控磁场退火调节其微观相结构、磁性能和电性能，同时对不同处理条件下条带的巨磁阻抗效应与其内在的微观相结构、磁性能和电性能的相关性进行了研究，从而优化其巨磁阻抗效应（GMI）。结果表明对非晶条带在450°C退火30分钟，可以获得优异的GMI效应，此时合金条带的微观相结构为超精细纳米晶合金。该纳米晶合金的微观相结构特点是以晶粒间距为2.0±0.5nm、晶粒尺寸为2.5±0.4nm的纳米晶均匀弥散在非晶基体内。通过加载纵向10 Oe磁场，其GMI效应曲线从淬态时的双峰特征变为单峰特征；而在无加外磁场下，在同样的退火条件下处理的样品GMI效应曲线仍表现为双峰特征。磁场退火制备的纳米晶合金在10MHz的频率下，最高磁阻抗比率可达520%，比淬态条带的磁阻抗比率（84%）提高了近6.2倍，其直流磁场灵敏度也达到了(2.5%/mT)；无磁场退火制备的纳米晶合金在15MHz下，最高磁阻抗比率为324%，直测的低磁场下(0-10 Oe或0-100 mT)的磁场灵敏度可达(1.33%/mT)。所研制的超精细纳米晶合金的GMI效应初步具备了检测弱磁场变化（如地磁场，30-60mT）的能力，可作地磁导航仪用磁敏感探头材料。

摘要： 介绍了钴基软磁非晶合金丝与薄带的制备方法,重点讨论了频率、磁各向异性等因素对巨磁阻抗效应的影响.对非晶合金的巨磁阻抗效应传感器的应用进行了展望.

摘要： 本文从非晶丝的巨磁阻抗效应入手，详细分析了非晶丝巨磁阻抗效应原理及影响因素，阐述了基于非晶丝巨磁阻抗效应的传感器工作原理，并设计了基于非品丝巨磁阻抗效应的微型磁传感器。该微型化的低功耗磁传感器可望用于空间磁场测量。

摘要： 根据文献[3]和[4]建立了铁磁层/导体层/铁磁层多层膜在纵向巨磁阻抗效应中的磁化模型.采用将静态磁化过程和动态磁化过程分开计算的方法,同时考虑畴壁移动和磁畴转动两种磁化机制的影响,推导出用于多层膜纵向巨磁阻抗效应理论研究的磁化率张量的表达式.

摘要： 通过直流溅射法在Co基非晶薄带(Co66Fe4NiSi15B14)上制备不同厚度的CoFe薄膜层,观察其巨磁阻抗效应(GMI)在120kHz～3MHz频率范围内随外加磁场的变化.实验结果显示:在Co基非晶薄带上涂覆CoFe薄膜,可以提高薄带的GMI效应.研究发现,当趋肤效应显著时材科表面租糙度对GMI效应有较大影响.通过在Co基非晶薄带表面镀膜的方式降低样品表面粗糙度,减小表面退磁场的影响,并且闭合样品磁通回路,从而提高样品GMI效应.

摘要： 利用磁控溅射仪制备了Fe50Mn50不同厚度的Fe50Mn50／Ni80Fe20／Cu和Ni80Fe20/Fe50Mn50/Cu复合结构丝.对于Fe50Mn50／Ni80Fe20／Cu复合结构丝,由于Fe50Mn50的存在,使得内层铁磁层的磁结构从环向变成纵向;对于Ni80Fe20/Fe50Mn50／Cu复合结构丝,当Fe50Mn50厚度适当时,能增强外层铁磁层的环向此结构及软磁性能,相应阻抗变化增大.

摘要： 采用磁控溅射法制备了Cu/FeNi复合结构丝,并对其结构及巨磁阻抗(GMI)效应进行了研究。结果表明,Cu/FeNi复合结构丝具有良好的GMI效应,观察到的最大磁阻抗变化可达136%,同时发现FeNi铁磁层厚度对复合结构丝的软磁性能有重要影响,当厚度达到一定值时,磁矩方向由环向分布转向复合丝的长轴方向,表现出不同的GMI行为。

摘要： 本文利用铁基纳米微晶材料的磁敏特性和LC反馈式振荡器的特性,设计制作了一种新型的磁敏传感器,并对其性能进行了测试,实验结果表明,该传感器具有良好的性能,可用作弱磁场探测、磁敏开关等.

摘要： 本发明公开了一种用于巨磁阻抗传感器的磁聚焦装置及巨磁阻抗传感器，属于磁检测技术领域，用于解决目前GMI磁探头灵敏度不够，而信号调理会引入噪声的技术问题，采用的技术方案为：包括流线型金属罩体，所述罩体罩设于所述巨磁阻抗传感器的非晶丝或/和拾取线圈上，且沿非晶丝或/和拾取线圈的布置方向设置。上述整体技术方案具有结构简单、聚集磁力线、提高灵敏度、体积小等优点。

摘要： 本发明公开了一种巨磁阻抗传感器的工作点实时调优系统，包括控制单元、激励信号单元和偏置线圈驱动单元，控制单元用于控制激励信号单元产生频率和幅值可调的激励信号；控制单元用于控制偏置线圈驱动单元产生幅值可调的驱动信号。本发明还公开了一种调优方法，包括：S01、产生频率和幅值按规律变化的的激励信号；或/和产生幅值按规律变化的驱动信号；S02、当激励信号或/和驱动信号无论上调或下调，响应信号的变化率均降低时，以此时的激励信号或/和驱动信号作为工作参数。本发明还公开了一种巨磁阻抗传感器，包括非晶丝、信号拾取线圈、偏置线圈和如上所述的调优系统。上述方案均具有自动化程度高、应用于不同环境下以提高灵敏度等优点。

摘要： 本发明公开了一种巨磁阻抗传感器探头激励与信号采集同步方法、系统及传感器，包括控制单元、激励信号发生单元和信号采集单元；所述控制单元与所述激励信号发生单元，用于控制所述激励信号发生单元按第一预设频率输出激励脉冲信号至巨磁阻抗传感器探头中的非晶丝；所述控制单元与所述信号采集单元相连，用于控制所述信号采集单元按第二预设频率，并在激励脉冲信号处于高电平时进行信号的采集；所述第一预设频率为第二预设频率的整数倍。本发明的方法、系统及传感器均具有提高采集信号信噪比、灵活性高等优点。

摘要： 本发明公开了一种巨磁阻抗传感器的工作点实时调优系统，包括控制单元、激励信号单元和偏置线圈驱动单元，控制单元用于控制激励信号单元产生频率和幅值可调的激励信号；控制单元用于控制偏置线圈驱动单元产生幅值可调的驱动信号。本发明还公开了一种调优方法，包括：S01、产生频率和幅值按规律变化的的激励信号；或/和产生幅值按规律变化的驱动信号；S02、当激励信号或/和驱动信号无论上调或下调，响应信号的变化率均降低时，以此时的激励信号或/和驱动信号作为工作参数。本发明还公开了一种巨磁阻抗传感器，包括非晶丝、信号拾取线圈、偏置线圈和如上所述的调优系统。上述方案均具有自动化程度高、应用于不同环境下以提高灵敏度等优点。

摘要： 本发明公开了一种用于巨磁阻抗传感器的磁聚焦装置及巨磁阻抗传感器，属于磁检测技术领域，用于解决目前GMI磁探头灵敏度不够，而信号调理会引入噪声的技术问题，采用的技术方案为：包括流线型金属罩体，所述罩体罩设于所述巨磁阻抗传感器的非晶丝或/和拾取线圈上，且沿非晶丝或/和拾取线圈的布置方向设置。上述整体技术方案具有结构简单、聚集磁力线、提高灵敏度、体积小等优点。

摘要： 本发明公开了一种巨磁阻抗传感器探头激励与信号采集同步方法、系统及传感器，包括控制单元、激励信号发生单元和信号采集单元；所述控制单元与所述激励信号发生单元，用于控制所述激励信号发生单元按第一预设频率输出激励脉冲信号至巨磁阻抗传感器探头中的非晶丝；所述控制单元与所述信号采集单元相连，用于控制所述信号采集单元按第二预设频率，并在激励脉冲信号处于高电平时进行信号的采集；所述第一预设频率为第二预设频率的整数倍。本发明的方法、系统及传感器均具有提高采集信号信噪比、灵活性高等优点。

摘要： 一种基于巨磁阻抗效应的层合物及其应用，所述的层合物包括三种结构：所述的两层软磁薄膜层的上下两面是所述的磁致伸缩材料层，在所述的磁致伸缩材料层外是由所述的导线缠绕的线圈；在所述的两层软磁薄膜层的上下两面是所述的磁致伸缩材料层，在所述的磁致伸缩材料层外是由所述的导线缠绕的线圈。在所述的两层软磁薄膜层之间设有平面线圈；在所述的两层软磁薄膜层的上下两面是所述的磁致伸缩材料层，在所述的磁致伸缩材料层的上下表面是永磁铁层，而在所述的永磁铁层外是由所述的导线缠绕的线圈。本发明可以实现非易失性的存储器，可以实现多态存储，从而显著提高了存储密度；通过多个层合物的适当组合，也可以实现基本的逻辑运算单元。

摘要： 本发明一种巨磁阻抗效应磁敏传感器及制备方法，包括磁敏材料、三维微型感应线圈和电路部分；采用玻璃包覆非晶丝作为磁敏材料，通过离子束溅射刻蚀技术在玻璃包覆非晶丝上直接制备三维微型感应线圈，绕有三维微型感应线圈的玻璃包覆非晶丝形成磁敏传感单元，将若干个磁敏传感单元组合并置于传感器基体中，引出导线后一体化集成到电路部分，得到磁敏传感器，通过信号采集处理电路实现对磁场传感器的信号激励及磁场感应信号的采集，来测量空间中的磁场变化。基于离子束溅射刻蚀技术制备出来的磁敏传感器具有高灵敏度、体积小、稳定性高的特点，解决了微型感应线圈三维成形和精确组装的难题，提高器件灵敏度，效率高，性能稳定，良品率高。

摘要： 本发明公开了一种巨磁阻抗(GMI)效应石墨烯/纳米晶复合材料及制备方法，其方法通过在巨磁阻抗传感器敏感元件Fe73.5Cu1Nb3Si13B9.5纳米晶条带上，通过化学气相沉积(CVD)法，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为碳源直接生长石墨烯，得到石墨烯/纳米晶（Graphene/FINEMET）双层结构的巨磁阻抗传感器敏感元件。其有益效果在于通过合适的碳源选择及CVD生长工艺，成功在较低温度下在纳米晶条带生长了高质量石墨烯层。直接生长的高质量石墨烯层一方面因其高导电性能作为高频电流流动的途径，大大降低了趋肤效应；另一方面本方法提高了在条带上直接生长石墨烯的兼容性，使得纳米晶条带的软磁性能得以保持延续。最终获得了巨磁阻抗效应石墨烯/纳米晶复合材料。

摘要： 本发明公开了一种三明治结构巨磁阻抗效应复合材料及制备方法，其制备方法是在巨磁阻抗传感器敏感元件纳米晶Fe73.5Cu1Nb3Si13B9.5条带上，通过一步化学镀合成还原氧化石墨烯(rGO)内层，磁控溅射法获得FeCo外层，得到FeCo/rGO/FINEMET/rGO/FeCo三明治结构的巨磁阻抗(GMI)效应复合材料。其有益效果在于一方面还原氧化石墨烯层作为高导电层，提供了一个有利于高频电流流动的通道，大大降低了趋肤效应；另一方面FeCo层增加了磁导率，提供了一个封闭的磁路。最终FeCo/rGO/FINEMET/rGO/FeCo三明治结构的巨磁阻抗(GMI)效应复合材料获得了显著增强的GMI效应，也提高了GMI传感器的灵敏度，工艺简单，适合大批量生产。