應(yīng)用案例

【概述】

2025年西北工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文《基于反向磁電耦合效應(yīng)的雙驅(qū)直流磁傳感器》；研究中使用Aigtek安泰ATA-L6水聲功率放大器，搭建基于逆磁電耦合效應(yīng)的雙驅(qū)動(dòng)直流磁傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)在兩個(gè)磁電耦合結(jié)構(gòu)中，由待測(cè)磁場(chǎng)引發(fā)周期性磁通變化，再通過(guò)拾取線圈檢測(cè)這些變化并產(chǎn)生測(cè)量輸出。雙驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)大幅增強(qiáng)了信號(hào)強(qiáng)度，能夠在不改變外部磁場(chǎng)分布的前提下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)磁場(chǎng)測(cè)量。通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓，傳感器靈敏度可實(shí)現(xiàn)線性可調(diào)，從而抑制非線性誤差。此外，通過(guò)分析輸出信號(hào)的相頻特性，驗(yàn)證了該傳感器判別磁場(chǎng)方向的能力。

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：雙驅(qū)動(dòng)直流磁傳感器基于逆磁電耦合效應(yīng)的設(shè)計(jì)與性能測(cè)試

研究方向：低成本高靈敏度磁傳感器，用于地磁導(dǎo)航、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)及工業(yè)自動(dòng)化。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：傳感器利用逆磁電效應(yīng)，通過(guò)兩片磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)（Metglas-PZT8）將直流磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流磁信號(hào)，由線圈檢測(cè)輸出。雙驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)使信號(hào)強(qiáng)度翻倍，且不干擾被測(cè)磁場(chǎng)。通過(guò)相位變化（180°翻轉(zhuǎn)）識(shí)別磁場(chǎng)方向。

測(cè)試設(shè)備：ATA-L6水聲功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、鎖相放大器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)采用Aigtek的ATA-L6水聲功率放大器驅(qū)動(dòng)雙磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)（Metglas-PZT8）。首先，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生20–80kHz掃頻信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大至15Vpk驅(qū)動(dòng)電壓，激發(fā)壓電層振動(dòng)并耦合磁致伸縮層，將直流磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為交流磁信號(hào)；隨后，利用鎖相放大器（SR830）提取拾取線圈的輸出電壓，同步通過(guò)相位分析識(shí)別磁場(chǎng)方向；最后，在電磁屏蔽室內(nèi)測(cè)試傳感器對(duì)階梯直流磁場(chǎng)（1nT–300μT）的響應(yīng)，并實(shí)地測(cè)量西安市地磁場(chǎng)強(qiáng)度與角度。

圖：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

啟用功率放大器后，傳感器性能顯著提升：

靈敏度達(dá)10.51mV/μT（較單結(jié)構(gòu)提升105%），可檢測(cè)1nT級(jí)弱磁場(chǎng)；

雙驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)使信號(hào)強(qiáng)度倍增（輸出22.93mV），且通過(guò)180°相位翻轉(zhuǎn)精準(zhǔn)判定磁場(chǎng)方向（誤差<2°）；

實(shí)測(cè)西安市地磁場(chǎng)水平分量31.07μT，角度分辨率±5°，功耗僅500mW。

核心突破：Aigtek放大器的高壓驅(qū)動(dòng)與低噪聲特性（<9.7μV）是達(dá)成超高靈敏度的關(guān)鍵。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1.超低輸出噪聲——實(shí)現(xiàn)弱磁場(chǎng)檢測(cè)的核心前提

2.寬頻帶與平坦響應(yīng)——支持掃頻激勵(lì)，優(yōu)化磁電耦合效率

3.高精度電壓輸出與低相位失真——保障方向識(shí)別的準(zhǔn)確性

【文獻(xiàn)】基于反向磁電耦合效應(yīng)的雙驅(qū)直流磁傳感器

【推薦產(chǎn)品】：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.wj539.com或撥打029-88865020。

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