發(fā)布時(shí)間：2020-07-24 05:53

【摘要】：磁偶極相互作用會(huì)調(diào)制軟磁材料的磁性能,進(jìn)而影響其作為傳感器敏感元件時(shí)的實(shí)際應(yīng)用,因而研究磁偶極相互作用的機(jī)理和影響要素對(duì)敏感元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳感器實(shí)際應(yīng)用有重要意義。本文采用適當(dāng)熱處理工藝優(yōu)化了聲磁標(biāo)簽振動(dòng)帶的磁性能,研究了多片疊帶的聲磁特性和偏磁場(chǎng)匹配隨條帶片數(shù)變化的規(guī)律。通過測(cè)量疊帶(OverR)N和異質(zhì)結(jié)構(gòu)(OverR)N/Bias R聲磁標(biāo)簽(其中OverR、Bias R分別為振片和偏磁片)的磁滯回線揭示了條帶間的磁偶極相互作用,并采用磁偶極磁化模型分析了磁偶極相互作用對(duì)條帶反磁化過程的影響,以及與疊帶磁各向異性場(chǎng)的關(guān)系,解釋了多片條帶的聲磁特性和偏磁場(chǎng)匹配要求,探討了多片條帶結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)磁偶極相互作用、磁性能的影響。此外,通過設(shè)計(jì)(OverR)N和(OverR/I)N/Probe R兩種均質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)(其中OverR、Probe R為疊帶和探頭條帶,I為分隔絕緣層),分別利用橫向驅(qū)動(dòng)和縱向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)研究了FINEMET條帶間的偶極相互作用。結(jié)果表明,探頭條帶Probe R的橫向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)和疊帶OverR的縱向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)都與條帶間的磁偶極相互作用高度相關(guān)。論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.磁偶極相互作用對(duì)聲磁標(biāo)簽性能的影響(1)在復(fù)合結(jié)構(gòu)聲磁標(biāo)簽(OverR)N中,多片振片OverR之間的磁偶極作用場(chǎng)疊加在OverR的各向異性場(chǎng)上,使得聲磁標(biāo)簽的各向異性場(chǎng)隨振片片數(shù)線性增大,導(dǎo)致磁機(jī)械共振峰對(duì)應(yīng)的偏置場(chǎng)向高磁場(chǎng)方向移動(dòng)。(2)振片OverR間距在0~1.0 mm范圍內(nèi)變化時(shí),磁偶極相互作用基本不受距離影響,在此范圍外,磁偶極相互作用開始減小。(3)復(fù)合結(jié)構(gòu)聲磁標(biāo)簽(OverR)N疊加偏磁片Bias R后,有效地揭示了振片OverR間的磁偶極場(chǎng)遞增、振片OverR對(duì)偏磁片Bias R的磁偶極場(chǎng)遞增都會(huì)使各自的磁化反轉(zhuǎn)點(diǎn)向高磁場(chǎng)移動(dòng)。(4)用磁偶極磁化模型分析驗(yàn)證了磁偶極場(chǎng)線性疊加在各向異性場(chǎng)上的關(guān)系,計(jì)算長(zhǎng)38.5 mm、寬6 mm、厚0.03 mm的振動(dòng)片間的磁偶極場(chǎng)約為1.60Oe,磁偶極相互作用幾何因子為2.00×10-4。2.磁偶極相互作用對(duì)FINEMET條帶橫向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)的影響(1)在復(fù)合結(jié)構(gòu)FINEMET條帶(OverR/I)N/Probe R中,橫向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)探頭條帶Probe R有效地測(cè)到了由FINEMET疊帶(OverR/I)N的磁偶極場(chǎng)引起的平臺(tái)展寬。在10 MHz以內(nèi),橫向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗曲線的峰位磁場(chǎng)移動(dòng)和平臺(tái)展寬一致。磁偶極磁化模型分析表明,這是因?yàn)榇排紭O場(chǎng)線性地疊加在了峰位場(chǎng)和平臺(tái)終點(diǎn)場(chǎng)上所致,計(jì)算長(zhǎng)26 mm、寬0.6 mm、厚0.033 mm的疊帶產(chǎn)生的磁偶極場(chǎng)約為0.30 Oe,磁偶極相互作用幾何因子為2.42×10-5。磁偶極場(chǎng)使探頭條帶Probe R的有效磁導(dǎo)率降低,磁阻抗變化的特征頻率升高,最大磁阻抗變化率增大。(2)疊帶OverR與探頭條帶Probe R間距在0~0.7 mm范圍變化,基本不影響疊帶OverR對(duì)探頭條帶Probe R的磁偶極作用場(chǎng);而相互作用隨疊帶OverR長(zhǎng)度增加而減小,這是由相互作用系數(shù)增加所致。驅(qū)動(dòng)電流在2~20 mA范圍變化,不影響探頭條帶Probe R測(cè)量疊帶OverR的磁偶極作用場(chǎng);10 MHz以后,峰位場(chǎng)移動(dòng)受渦流損耗、轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼的影響,不再能反映磁偶極相互作用,而平臺(tái)終點(diǎn)場(chǎng)移動(dòng)不受影響。3.磁偶極相互作用對(duì)FINEMET條帶縱向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)的影響(1)在復(fù)合結(jié)構(gòu)FINEMET條帶(OverR)N中,疊帶OverR間的磁偶極作用導(dǎo)致條帶縱向驅(qū)動(dòng)巨磁阻抗效應(yīng)“鐘形”曲線整體展寬。磁偶極磁化模型分析表明,磁偶極作用場(chǎng)線性地疊加在了成核場(chǎng)和平臺(tái)終點(diǎn)場(chǎng)上,4 MHz時(shí)計(jì)算長(zhǎng)30 mm、寬0.6 mm、厚0.033 mm的疊帶間的磁偶極場(chǎng)約為0.49 Oe,磁偶極相互作用幾何因子為3.95×10-5。磁偶極場(chǎng)作用使疊帶OverR的有效磁導(dǎo)率降低,磁阻抗變化的特征頻率升高,最大磁阻抗變化率增大。(2)疊帶OverR間的相互作用系數(shù)隨疊帶長(zhǎng)度縮短而增大,使疊帶OverR產(chǎn)生的磁偶極場(chǎng)增大。驅(qū)動(dòng)電流在0.3~3 mA范圍變化,不影響疊帶OverR間的磁偶極作用場(chǎng);驅(qū)動(dòng)頻率在10 k Hz~10 MHz范圍變化,成核場(chǎng)和平臺(tái)終點(diǎn)場(chǎng)處有不同的渦流損耗,二者均隨頻率升高而增大,但前者大于后者,各自反映的磁偶極場(chǎng)略有減小。4.磁偶極相互作用對(duì)巨磁阻抗傳感器性能的調(diào)制(1)試制了一種基于平面線圈的小型化巨磁阻抗傳感器,采用多磁芯保證了傳感器小型化后性能不變差,符合實(shí)用性要求。(2)多磁芯和磁芯間的磁偶極相互作用調(diào)制了傳感器的靈敏度和偏置磁場(chǎng),5片磁芯的傳感器檢測(cè)距離最高可達(dá)3.0 mm,在輪速檢測(cè)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212
【圖文】：

磁偶極相互作用示意圖

磁矩1m、2m同軸平行示意圖

磁矩1m、2m同軸反平行示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2768415