本实用新型专利技术涉及一种非晶丝巨磁测量仪，由非晶丝巨磁测量仪主机和外部可控磁场线圈、巨磁测量实验平台和非晶丝材料组成，非晶丝巨磁测量仪主机上设置有五位数显频率表、四位数显的电流表和四位数显的电压表、功能选择开关、测量切换开关、八个数控按键和两个信号输出端口，非晶丝巨磁测量仪主机内设置有大电流恒流源和高精信号发生器及单片机和控制电路。测量仪通过对非晶丝的巨磁阻抗的测量，使学生能更好的理解和掌握材料的GMI效应的规律和特点，深入理解磁畴、磁化、趋肤效应、阻抗等物理意义。本测量仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的电磁学、物理学、电子学等课程的教学实验。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非晶丝巨磁测量仪，属于大专院校的电磁学、物理学等相关课程的实验领域。技术背景巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance,简称GMI)效应，是20世纪90年代发现的新现象，是指材料的交流阻抗随外加直流磁场的改变而发生剧烈变化的特性。巨磁阻抗一般定义为(Zh-Zci)/Zci，其中Ztl和Zh分别表示无外磁场和外加磁场下软磁材料的交流阻杭，其比值的大小表示材料对磁场变化的敏感程度。1992年，日本Mohri教授等人首先在FeCoSiB非晶软磁丝中观察到在磁场下材料的AZ/Z。高达50%以上，灵敏度比金属多层膜Fe/Cr或Co/Ag中的巨磁电阻(Giant Magnetic Resistance,简称GMR)高一个数量级。巨磁阻抗效应具有快速响应，温度稳定，无磁滞现象等特点，利用该效应制作的磁传感器，不但继承了传统磁传感器的优点，而且由于GMI磁阻抗变化率高，使它能探測微弱磁场，可广泛应用于交通运输、生物医疗、自动控制、安全生产等各行业，有着广阔的应用前旦o现有巨磁阻抗的研究，大多集中于科研単位的实验室或是研究生阶段的学生进行研究，对巨磁阻抗现象的实验研究，得动用恒流源、信号发生器等多种实验器材，并进行复杂的组合，不方便于普通学生对巨磁阻抗效应的掌握。
技术实现思路
针对现有的实验仪器的不足，本测量仪提出了一种将大电流恒流源、磁场线圈和高精度信号发生器、非晶丝巨磁阻抗传感材料结合起来，并通过单片机进行精确控制的非晶丝巨磁测量仪，可满足高精度的实验教学要求。同时通过对巨磁阻抗输出随磁感应强度变化等的多种关系的測量，使学生能了解与掌握巨磁阻抗效应的原理与应用。測量仪能满足大专院校的电磁学和物理等相关课程的教学实验要求。本测量仪由非晶丝巨磁测量仪主机和外部可控磁场线圈、巨磁测量实验平台和非晶丝材料组成，非晶丝巨磁测量仪主机上设置有五位数显频率表、四位数显的电流表和四位数显的电压表、測量切换开关、八个数控按键、功能选择开关和两个信号输出端ロ，非晶丝巨磁测量仪主机内设置有大电流恒流源和高精信号发生器及单片机和控制电路。本测量仪采用的单片机型号为AT89C52，它作为控制核心来实现对AD9850的控制，它具有编程简便、接ロ简单、小型化的特点。同时以单片机为控制核心，控制由运算放大器和复合型大功率晶体管构成的恒流源系统，測量仪中的恒流源在20 2000mA输出电流时，输出电流误差小于1mA，控制精度较高。单片机经过运算形成相应的数字输出量，再经D/A转换器输出相应的控制信号，实现对频率输出和恒流源电流输出的精确调节。数控方式是采用键盘输入方式，去设置所需的频率值或电流值，并由LED数码方式显示出来。本测量仪主机内具有了高精信号发生器，它主要采用了美国ATI公司的直接数字频率(DDS)合成芯片AD9850。与早期的直接式频率合成技术和锁相环频率合成技术相比较，其产生的信号具有波形稳定好、频率分辨率高、频率切換速度快等特点，井能实现编程控制。本测量仪在工作频率为125MHz的情况下，通过频率控制，可输出频率分辨率为0.IHz的波形，且输出频率范围是IHz 40MHz。AD9850有40位控制字，32位用于频率控制，5位用于相位控制，I位用于电源休眠控制，2位用于选择工作方式。本测量仪具有两个可控磁场线圈，置于测量仪主机上部，磁场线圈为空心结构，通入线圈的磁场电流由测量仪主机内单片机所控制的大电流恒流源提供。主机内恒流源所采用的运放芯片为LF353，LF353是ー种带内部微调输入偏差电压技术(BI—FET II technology)的高速运放，它输入阻抗高，并具有极高的转换率。同时为达到大电流 输出，在恒流源的输出端采用了大功率的NPN型达林顿复合管电路。測量仪采用独立式键盘，即单片机的i/o ロ直接与按键相连。八个按键的设置为两个菜单选择键MENU，两个选择键SEL，向上变化键ADD，向下变化键INC，数值增加键UP和数值减小键DOWN。通过按键可对所需的频率信号和电流大小进行控制和调节。测量仪的非晶丝材料置于巨磁測量实验平台上，井置于磁场线圈的轴线上。附图说明图I是非晶丝巨磁测量仪，图I中I是磁场线圈，2是巨磁測量实验平台，3是非晶丝材料，4是五位数显频率表，5是测量切換开关，6是八个数控按键，7是四位数显电流表，8是功能选择开关，9是四位数显电压表，10是非晶丝信号的输出端ロ，11是取值电阻信号的输出端ロ。图2是信号发生电路图。图3是恒流源电路图图4是非晶丝信号放大电路图具体实施方式在巨磁阻抗測量实验中，磁导率实际上是频率的函数，当频率升高时，趋肤效应增強，这有利于磁阻抗效应，但另一方面，频率升高会使有效磁导率下降，这使有效磁导率受外磁场的影响减小，这又不利于磁阻抗效应。这导致在不同频率下出现各种不同的GMI效应，即阻抗在各种不同频率下随外磁场增大而改变的形式有所不同。在实验中，磁阻抗比为其中細和Ug(O)分别表示在外加磁场为H时和为零时非晶丝两端的电压测量值，Ue(H)和Uk(O)分别为取样电阻R两端在外加磁场为H时和为零时的电压测量值。在实验中，可通过连续改变频率，測量记录非晶丝材料与取样电阻的两端电压，研究％与f的函数关系及Ue与f的函数关系，并画出UG-f和UR-f图像，并可计算出不同频率下阻抗Z的大小，画出Z-f曲线，频率的变化范围为IMHz到40MHz。并分别在外磁场为零与外磁场较大情况下測量。同样，可进ー步研究在不同的频率下的变化规律，选取几个固定频率，通过改变磁场线圈中的电流，得到连续变化的磁场强度，測量记录非晶丝材料与取样电阻两端电压，根据GMI的定义计算，并画出不同频率下的GMI -B函数关系图像。測量仪上设置有两个信号输出端ロ，通过两个信号输出端ロ，将信号输给示波器，能得到更好和更直观的实验結果。本測量仪在采用的非晶丝GMI磁传感器的敏感材料时，可采用典型的钴基非晶丝 薄帯，同时也可采用铁基非晶丝、纳米非晶丝等。采用非晶丝材料作为磁场传感器的敏感材料，与传统的晶态磁性材料相比，具有优异的电磁性能，具有体积小、性能指标高的特点。在实验中应注意非晶丝材料应轻拿轻放，在測量和换取时应避免弯折、拉伸等机械形变。权利要求1.一种非晶丝巨磁测量仪，其特征是由非晶丝巨磁测量仪主机和外部可控磁场线圈(I)、巨磁测量实验平台(2)和非晶丝材料(3)组成，非晶丝巨磁测量仪主机上设置有五位数显频率表(4)、四位数显的电流表(7)和四位数显的电压表(9)、测量切换开关(5)、八个数控按键(6)、功能选择开关(8)和两个信号输出端口(10、11)，非晶丝巨磁测量仪主机内设置有大电流恒流源和高精信号发生器及单片机和控制电路。2.根据权利要求I所述的非晶丝巨磁测量仪，其特征是非晶丝材料(3)置于巨磁测量实验平台上(2)，并置于磁场线圈的轴线上。3.根据权利要求I所述的非晶丝巨磁测量仪，其特征是具有两个可控磁场线圈(1)，置于测量仪主机上部，磁场线圈为空心结构，通入线圈的磁场电流由测量仪主机内单片机所控制的大电流恒流源提供。4.根据权利要求I所述的非晶丝巨磁测量仪，其特征是非晶丝巨磁测量仪主机内所采用的单片机型号为AT89C52。5.根据权利要求I所述的非晶丝巨磁测量仪，其特征是非晶丝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非晶丝巨磁测量仪，其特征是：由非晶丝巨磁测量仪主机和外部可控磁场线圈（1）、巨磁测量实验平台（2）和非晶丝材料（3）组成，非晶丝巨磁测量仪主机上设置有五位数显频率表（4）、四位数显的电流表（7）和四位数显的电压表（9）、测量切换开关（5）、八个数控按键（6）、功能选择开关（8）和两个信号输出端口（10、11），非晶丝巨磁测量仪主机内设置有大电流恒流源和高精信号发生器及单片机和控制电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪建，卢常芳，赵良，高志华，孙萍，
申请(专利权)人：四川农业大学，汪建，
类型：实用新型
国别省市：
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