利用地磁場標(biāo)定非晶材料gmi性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法，步驟包括：1)使用交流電壓源驅(qū)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，并為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻；2)在非屏蔽條件下沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，記錄被標(biāo)定的非晶材料輸出電壓的峰峰值最大值、峰峰值最小值；3)將所述峰峰值最大值作為被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓Vs，將所述峰峰值最小值作為被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓Vp，根據(jù)式(1)計(jì)算被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度。本發(fā)明具有不依賴于磁屏蔽環(huán)境，在非屏蔽條件下利用地磁場即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)定，標(biāo)定準(zhǔn)確度高、方法簡單可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及腦機(jī)接口技術(shù)的腦磁信號(hào)采集裝置，具體涉及一種利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在磁測量領(lǐng)域中，GMI磁傳感器因其較寬的測量范圍、較高的極限靈敏度以及其方便易用而廣受關(guān)注。GMI效應(yīng)就是當(dāng)軟磁性材料(多為Co基非晶和Fe基納米晶)的絲或條帶通以交流電流Ia。時(shí)，材料兩端感生的交流電壓Uw隨著絲縱向所加的外磁場的變化而靈敏變化的現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是非晶材料自身的阻抗隨外加磁場的靈敏變化。通過信號(hào)采集線圈， 我們可以將阻抗值轉(zhuǎn)化為電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外磁場!^的測量。
[0003]在測量中，非晶材料自身的阻抗性質(zhì)對(duì)傳感器最終的靈敏度有決定性影響。如圖1 所示，假設(shè)在50yT磁場變化下，GMI材料在沒有放大的情況下電壓輸出變化為100mV(交流峰一峰值)，則得到2mV/yT的靈敏度。如果放大電路對(duì)2mV的電壓放大10萬倍，就可以得到 200mV/nT，即20mV/100pT的靈敏度。假設(shè)目標(biāo)信噪比為5,則放大10萬倍后多級(jí)放大器電壓的輸出噪聲應(yīng)該控制在4mV以內(nèi)，也就是輸入噪聲應(yīng)該控制在40nV以內(nèi)。而目前輸入噪聲最多控制在200nV，這就要求材料的輸出變化再增加5到10倍。從而，要求我們能夠快速甄別不同非晶材料的性能，以找到符合需求的材料。
[0004]現(xiàn)有的非晶材料測試方法，必須要使用亥姆霍茲線圈產(chǎn)生給定大小的磁場提供標(biāo)定基準(zhǔn)，且要求測試必須在磁屏蔽環(huán)境中進(jìn)行。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種不依賴于磁屏蔽環(huán)境，在非屏蔽條件下利用地磁場即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)定，標(biāo)定準(zhǔn)確度高、方法簡單可靠的利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007] —種利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法，步驟包括:
[0008] 1)使用交流電壓源驅(qū)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，并為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻；
[0009] 2)在非屏蔽條件下沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，記錄被標(biāo)定的非晶材料輸出電壓的峰峰值最大值、峰峰值最小值；
[0010] 3)將所述峰峰值最大值作為被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓Vs，將所述峰峰值最小值作為被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓Vp，根據(jù)式(1)計(jì)算被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度；
[0011]K=(Vp-Vs)/B (1)
[0012]式(1)中，K表示被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度，Vp表示被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓，Vs表示被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓，B為地磁場大小。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟1)中為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻時(shí)，被標(biāo)定的非晶材料的交流阻抗、分壓電阻的電阻值之間的比值大于1:10。
[0014]優(yōu)選地，所述地磁場大小B的值為50yT。[〇〇15]本發(fā)明利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法具有下述優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明使用交流電壓源驅(qū)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，并為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻;在非屏蔽條件下沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，記錄被標(biāo)定的非晶材料輸出電壓的峰峰值最大值、峰峰值最小值，將所述峰峰值最大值作為被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓Vs，將所述峰峰值最小值作為被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓Vp并計(jì)算被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度，具有不依賴于磁屏蔽環(huán)境，在非屏蔽條件下利用地磁場即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)定，標(biāo)定準(zhǔn)確度高、方法簡單可靠的優(yōu)點(diǎn)?！靖綀D說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例方法的基本流程示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法的測量電路原理示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法的步驟包括:
[0019]1)使用交流電壓源驅(qū)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，并為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻 R1，參見圖2;
[0020]2)在非屏蔽條件下沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，記錄被標(biāo)定的非晶材料輸出電壓的峰峰值最大值、峰峰值最小值;參見圖2,本實(shí)施例中采用示波器分別接地、非晶材料和分壓電阻R1之間、電壓源三點(diǎn)，以檢測非晶材料輸出電壓的峰峰值最大值、峰峰值最小值；
[0021]3)將所述峰峰值最大值作為被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓Vs，將所述峰峰值最小值作為被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓Vp，根據(jù)式(1)計(jì)算被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度；
[0022]K=(Vp-Vs)/B (1)
[0023]式(1)中，K表示被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度，Vp表示被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓，Vs表示被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓，B為地磁場大小。地磁場大小B具體是指測試地點(diǎn)的地磁場大小，一般而言，地磁場大小B可取值50yT。在獲得被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度的基礎(chǔ)上，即可利用對(duì)被標(biāo)定的非晶材料進(jìn)行GMI效應(yīng)靈敏度的衡量，篩選掉不符合條件的非晶材料。
[0024]同時(shí)需要注意的是，非晶材料本身的交流阻抗也是一個(gè)重要指標(biāo)。過小的交流阻抗，為了滿足電流(工作點(diǎn))恒定的條件，分壓電阻R1必須盡可能大，從而非晶材料的分壓比例過小，導(dǎo)致盡管有很高的靈敏度，卻依然不足以產(chǎn)生足夠大的變化值。因此對(duì)于非晶材料而言，足夠大的靈敏度和交流阻抗是滿足使用條件材料(產(chǎn)生足夠的電壓變化)的重要指標(biāo)。為了達(dá)到上述目標(biāo)，本實(shí)施例步驟1)中為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻R1時(shí)，被標(biāo)定的非晶材料的交流阻抗、分壓電阻R1的電阻值之間的比值大于1:10,該比值若小于1:10,則非晶材料將被視作不滿足使用要求。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法，其特征在于步驟包括:1)使用交流電壓源驅(qū)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，并為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻；2)在非屏蔽條件下沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)被標(biāo)定的非晶材料，記錄被標(biāo)定的非晶材料輸出電壓 的峰峰值最大值、峰峰值最小值；3)將所述峰峰值最大值作為被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓Vs，將所述 峰峰值最小值作為被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場時(shí)輸出的電壓Vp，根據(jù)式(1)計(jì)算被標(biāo) 定的非晶材料的靈敏度；K=(Vp-Vs)/B (1)式(1)中，K表示被標(biāo)定的非晶材料的靈敏度，Vp表示被標(biāo)定的非晶材料垂直于地磁場 時(shí)輸出的電壓，Vs表示被標(biāo)定的非晶材料平行于地磁場時(shí)輸出的電壓，B為地磁場大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法，其特征在于，所述 步驟1)中為被標(biāo)定的非晶材料串接分壓電阻時(shí)，被標(biāo)定的非晶材料的交流阻抗、分壓電阻 的電阻值之間的比值大于1:1 〇。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用地磁場標(biāo)定非晶材料GMI性能的方法，其特征在于，所 述地磁場大小B的值為50yT。
【文檔編號(hào)】G01R33/12GK106054091SQ201610367377
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】徐 明, 周宗潭, 郭善磁, 徐曉紅, 王志華
【申請人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)