I dagens informationssamhälle har magnetfeltsensorer blivit en oumbärlig grundkomponent i informationsteknologin och informationsbranschen.
För närvarande har magnetfältsensorer som utnyttjar olika fysiska, kemiska och biologiska effekter utvecklats och använts i stor utsträckning inom olika aspekter av vetenskaplig forskning, produktion och samhällsliv och har tagit uppgiften att utforska olika typer av information. Emellertid har de flesta magnetfältdetekteringsteknikerna fortfarande problem med känslighet och hysteresfel, vilket hindrar deras praktiska tillämpning. Kombinationen av den höga magnetiska känsligheten, låg hysteres och snabb respons av yta akustisk våg av magnetkristall (FeCo) magnetostriktiv film är det möjligt att realisera en ny typ av snabb, hög känslighet, låg hysteresfel, stabil och pålitlig. En magnetfältdetekteringsmetod detekterar ett magnetfält.
Wang Wen, Ph.D., forskare vid Ultraljudsteknikcentret vid Akustikinstitutet, Kinesiska vetenskapsakademin och andra, fann att gallermönstret för järnkobaltmagnetostriktiva film kan få en ny typ av snabb och känslig magnetfältdetekteringsmetod och förbättra magnetfältsensorn. Linjäritet, konsistens och stabilitet minskar hysteresfel, vilket förbättrar magnetfältsensorns prestanda. Relevanta resultat har publicerats i den internationella tidskriften AIP-förskott.
Under de senaste åren har forskare använt magnetostriktiva filmer som akustiska vågsensor (SAW) för känsliga filmer, vilket ger en ny metod för att designa magnetfältgivare. Wang Wens forskargrupp har föreslagit en SAW-enhet baserad på en järn-koboltfilm för avkänning av ström / magnetfält och känsligheten som erhålls genom teoretisk optimering är så hög som 8,3 kHz / mT. Den starka hystereseffekten * i magnetostriktiva filmer ger emellertid betydande hysteresfel och försämrar signifikant sensorns prestanda.
Den här gången kombinerade forskarna den järnkoboltmagnostriktiva känsliga filmen i gallermönstret med ytan akustisk våg för magnetfältavkänning. Den föreslagna sensorn består av en differential-dubbel-fördröjningslinjens oscillator, såsom visas i figur 1.
Anordningens yta på avkänningskanalen avsätts genom RF-sputtering och gravering för att deponera järn-koboltfilmgitteruppsättningen som effektivt undertrycker hystereseffekten genom att frigöra interna spänningsändringar i järn-kobolt. Referenskanalenheten används för att effektivt minska effekterna av omgivande temperatur och andra effekter genom olika metoder. När magnetfältet ändras, orsakar den magnetostriktiva effekten * och ΔE-effekten * av järn-koboltfilmen en förändring i SAW-förökningshastigheten och förändringen av differentialoscillationsfrekvenssignalen kan användas för att karakterisera magnetfältets styrka till mäts.
De experimentella resultaten visar att hystereseffekten i järn-koboltmaterialet undertryckas framgångsrikt av SAW-magnetfältsensorn med användning av magnetisk känslig film av järn-koboltgaller och hysteresfelet är bara en femtedel av det för järn- koboltfilmsensor. Sensorns känslighet och linjäritet har också förbättrats avsevärt, vilket visas i Figur 2. Denna studie ger ett effektivt sätt för magnetfältdetektering med hög prestanda.
* Stark hystereseffekt: Förändringen av magnetiseringsläget för det ferromagnetiska materialet ligger alltid bakom ändringen av det applicerade magnetfältet. När det yttre magnetfältet har tagits bort kan materialet fortfarande behålla de ursprungliga partiella magnetiska egenskaperna.
* Magnetostriktiv effekt: Materialets storlek och volym förändras när det ferromagnetiska materialet ändras i det yttre magnetfältet.
* ΔE-effekt: När det ferromagnetiska materialet förändras i det yttre magnetfältet, ändras dess Youngs elasticitetsmodul (E) också.
Figur 1 (a) Grundstruktur av en magnetisk fältmätare för yta akustisk våg, (b) sensorelementsvar, (c) sensoranordning för avsättning av en galleranordning av järn-koboltfilm
Figur 2 Jämförelse av sensorprestanda mellan deponerad järn-koboltfilm och rutnätverk, (a) hysteresfelprov, (b) känslighetstest