實(shí)驗(yàn)名稱：雙驅(qū)動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)檢測及工業(yè)自動化。

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：傳感器利用逆磁電效應(yīng)，通過兩片磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)（Metglas-PZT8）將直流磁場轉(zhuǎn)換為交流磁信號，由線圈檢測輸出。雙驅(qū)動設(shè)計(jì)使信號強(qiáng)度翻倍，且不干擾被測磁場。通過相位變化（180°翻轉(zhuǎn)）識別磁場方向。

　　測試設(shè)備：ATA-L6水聲功率放大器、信號發(fā)生器、鎖相放大器等。

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

圖：實(shí)驗(yàn)測試系統(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1nT級弱磁場；

　　雙驅(qū)動設(shè)計(jì)使信號強(qiáng)度倍增（輸出22.93mV），且通過180°相位翻轉(zhuǎn)精準(zhǔn)判定磁場方向（誤差<2°）；

　　實(shí)測西安市地磁場水平分量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)動與低噪聲特性（<9.7μV）是達(dá)成超高靈敏度的關(guān)鍵。

　　功率放大器推薦：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。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。