LT6865B - Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas - Google Patents
Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas Download PDFInfo
- Publication number
- LT6865B LT6865B LT2020518A LT2020518A LT6865B LT 6865 B LT6865 B LT 6865B LT 2020518 A LT2020518 A LT 2020518A LT 2020518 A LT2020518 A LT 2020518A LT 6865 B LT6865 B LT 6865B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- magnetic field
- sensors
- magnetoresistive
- probe
- thin
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- YMVZSICZWDQCMV-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Mn+2].[Sr+2].[La+3] Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Sr+2].[La+3] YMVZSICZWDQCMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFNJUIWVLBMCPW-UHFFFAOYSA-N calcium lanthanum(3+) manganese(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[La+3].[Ca+2] KFNJUIWVLBMCPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021318 lanthanum strontium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- ZXMVMNJYECENGY-UHFFFAOYSA-N strontium lanthanum(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Sr+2].[La+3] ZXMVMNJYECENGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910020647 Co-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020704 Co—O Inorganic materials 0.000 description 1
- XGPJPLXOIJRLJN-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Sr].[La] Chemical compound [Mn].[Sr].[La] XGPJPLXOIJRLJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- LWUVWAREOOAHDW-UHFFFAOYSA-N lead silver Chemical compound [Ag].[Pb] LWUVWAREOOAHDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/0206—Three-component magnetometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/063—Magneto-impedance sensors; Nanocristallin sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Išradimas susijęs su matavimo priemonėmis. Zondas transformuoja magnetinės indukcijos reikšmes į elektrinį signalą - varžos pokytį, panaudojant tris magnetovaržinius manganito plonasluoksnius jutiklius. Sumontavus šiuos jutiklius statmenai vienas kitam ir sujungus nuosekliai į elektrinę grandinę, gaunama kelis kartus mažesnė matavimo paklaida dėl magnetinio lauko krypties pasikeitimo, negu naudojant vieną magnetovaržinį jutiklį. Išradimas gali būti panaudotas matavimo, kontrolės ir monitoringo sistemose, kuriose yra atliekami nuolatinio arba kintančio skaliarinio magnetinio srauto tankio matavimai.
Description
TECHNIKOS SRITIS
Išradimas susijęs su matavimo priemonėmis, matuojančiomis magnetinį lauką. Išradimas gali būti panaudotas matavimo, kontrolės ir monitoringo sistemose, kuriose yra atliekamas nuolatinio arba kintančio skaliarinio magnetinio srauto tankio (magnetinės indukcijos) matavimas.
TECHNIKOS LYGIS
Yra žinomi varžiniai magnetinio lauko jutikliai, kuriuose jautrusis elementas yra rezistorius, kurio varža keičiasi priklausomai nuo magnetinio lauko stiprio ir nepriklauso nuo magnetinio lauko krypties jautriojo elemento plokštumoje (žiūr. US Patent Nr. 6232776). Jo trūkumas yra tai, kad jutiklio varža priklauso nuo magnetinio lauko krypties, kai laukas nėra orientuotas jautriojo elemento plokštumoje, o sudaro su ja tam tikrą kampą, dėl ko atsiranda didelės matavimo paklaidos, jei nėra žinoma magnetinio lauko kryptis.
Artimiausias siūlomam sprendimui yra skaliarinis magnetinio lauko zondas, kuris matuoja magnetinio srauto tankio (magnetinės indukcijos) modulį, nepriklausomai nuo krypties. Jis susideda iš dviejų magnetovaržinių jutiklių, kurių abiejų varžos keičiasi priklausomai nuo magnetinio lauko stiprio, tačiau jų varžos bei magnetovaržos priklausomybės nuo temperatūros pobūdis yra skirtingas (žiūr. EU Patent Nr. 2040088). Jutiklius sudaro manganito polikristaliniai ir monokristaliniai plonieji sluoksniai, užnešti ant nelaidaus padėklo taip, kad būtų lygiagrečiose plokštumose, ir keturios metalinės kontaktinės aikštelės, prie kurių yra prijungiami laidai. Sujungus nuosekliai šiuos du magnetovaržinius jutiklius galima sumažinti jų suminės varžos ir magnetovaržos priklausomybę nuo temperatūros. Šio magnetinio lauko zondo trūkumai yra ne pilnai užtikrinama nepriklausomybė nuo magnetinio lauko krypties: t.y. vis tik stebima tam tikra zondo suminės varžos kitimo magnetiniame lauke priklausomybė nuo magnetinio lauko krypties, ypač, kai magnetinio lauko kryptis nėra lygiagreti plonųjų sluoksnių plokštumai.
SPRENDŽIAMA TECHNINĖ PROBLEMA
Siūlomu išradimu siekiama sumažinti skaliarinio magnetinio lauko matavimo zondo magnetovaržos anizotropiją, t.y. pagerinti matavimo tikslumą, jei matavimai vykdomi, kai nėra žinoma magnetinio lauko kryptis.
IŠRADIMO ESMĖS ATSKLEIDIMAS
Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad skaliariniame magnetinio lauko matavimo zonde, apimančiame pirmąjį ir antrąjį magnetovaržinius jutiklius, kurių kiekvienas turi dielektrinį padėklą, padengtą plonu sluoksniu iš medžiagos, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko, o ant kiekvieno magnetovaržinio jutiklio jo plonojo sluoksnio lokaliai suformuotos elektrai laidžios kontaktinės aikštelės, prie kurių prijungti jungiamieji laidai, skirti elektros srovės šaltiniui prijungti, sudarant nuoseklią elektros grandinę per minėtų magnetovaržinių jutiklių plonuosius sluoksnius, o visas zondas yra padengtas hermetizuojančiu užpildu, kuriame yra numatytas trečias magnetovaržinis jutiklis, turintis dielektrinį padėklą, padengtą plonu sluoksniu iš medžiagos, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko, ir ant trečiojo magnetovaržinio jutiklio plonojo sluoksnio lokaliai suformuotos elektrai laidžios kontaktinės aikštelės, prie kurių prijungti jungiamieji laidai, skirti elektros srovės šaltiniui prijungti, o visi trys minėti magnetovaržiniai jutikliai išdėstyti taip, kad kiekvieno minėto magnetovaržinio jutiklio plonojo sluoksnio plokštuma yra statmena kitų dviejų jutiklių plonųjų sluoksnių plokštumoms, o visų trijų jutiklių elektrai laidžios kontaktinės aikštelės ir jungiamieji laidai tarpusavyje sujungti taip, kad nuosekliai sujungtų visų minėtų trijų magnetovaržinių jutiklių plonuosius sluoksnius, suformuojant bendrą zondo varžą lygią atskirų minėtų jutiklių varžų sumai.
Plonųjų sluoksnių medžiaga, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko yra polikristalinis lantano-stroncio-mangano oksidas arba polikristalinis lantano-kalcio-mangano oksidas arba polikristalinis lantano-stronciomangano-kobalto oksidas.
IŠRADIMO NAUDINGUMAS
Siūlomas magnetinio lauko zondas pasižymi mažais gabaritais, todėl gali matuoti magnetinę indukciją mažuose tūriuose. Kadangi zonde sumontuoti trys tarpusavyje statmeni magnetovaržiniai jutikliai, tai zondas nėra jautrus magnetinio lauko krypties pasikeitimams ir matuoja skaliarinę magnetinės indukcijos reikšmę.
Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniais, kur
Fig. 1 pavaizduota magnetinio lauko zondo struktūrinė schema,
Fig.2 p avaizduota vieno magnetovaržinio jutiklio magnetovaržos priklausomybė nuo kampo tarp jautriojo sluoksnio plokštumos ir magnetinio lauko krypties ir trijų elektriškai sujungtų jutiklių, sumontuotų statmenai vienas kitam, magnetovaržos priklausomybė nuo minėto kampo.
VIENAS IŠ IŠRADIMO REALIZAVIMO PAVYZDŽIŲ
Fig. 1 pavaizduota magnetinio lauko zondo struktūrinė schema. Zondas susideda iš trijų magnetovaržinių jutiklių 1, 2 ir 3, kiekviename iš kurių yra suformuotas plonasis manganito jautrusis magnetiniam laukui atitinkamas sluoksnis (4i, 421 43). Šio sluoksnio varža mažėja, didėjant magnetiniam laukui. Šis sluoksnis užaugintas ant kiekvieno iš jutiklių (1, 2, 3) atitinkamo padėklo (5i, 52, 53), pagaminto iš izoliuojančios medžiagos (dielektrinis padėklas). Virš kiekvieno manganito plonojo sluoksnio (4i, 42, 4s) užgarintas metalo sluoksnis ir suformuotos atitinkamos kontaktinės aikštelės (61 - 65) . Pirmasis jutiklis 1 sujungtas su antruoju jutikliu 2 laido 7i pagalba, kuris prilituotas lydmetaliu 8 prie kontaktinės aikštelės. Tokiu pat būdu antrasis jutiklis 2 laido 72 pagalba yra sujungtas su trečiuoju jutikliu 3. Prie pirmojo ir trečiojo jutiklio laisvų kontaktinių aikštelių yra prijungiami išvadai 9, kuriuos sudaro du bifiliariškai suvyti jungiamieji laidai.
Magnetovaržos anizotropijos sumažinimas siūlomame zonde paaiškinamas taip. Jutiklis, kuris sudarytas tik iš vieno elemento t.y. plono manganito sluoksnio juostelės, užaugintos ant dielektrinio padėklo ir turinčios abiejuose galuose plonasluoksnius metalinius elektrodus (kontaktines aikšteles), pasižymi dviejų tipų magnetovaržos anizotropija (MRA). MRA yra apskaičiuojama kaip didžiausio magnetovaržos skirtumo, keičiantis kampui tarp magnetinio lauko ir sluoksnio plokštumos, santykis su didžiausia magnetovarža. Pirmoji MRA atsiranda kai magnetinis laukas yra padėklo ir juostelės plokštumoje ir yra susijusi su anizotropija dėl kristalinės sluoksnio struktūros bei dėl srovės ir magnetinio lauko krypties nesutapimo. Antroji magnetovaržos anizotropija yra susijusi su demagnetizacijos efektu plonuose sluoksniuose (formos anizitropija), kai magnetinis laukas sudaro kampą su sluoksnio plokštuma. Plonuose manganitų sluoksniuose pirmoji MRA yra žymiai mažesnė nei magnetovaržos anizotropija dėl formos efekto. Bendru atveju magnetovarža (absoliuti vertė) zondo, sudaryto tik iš vieno jutiklio priklausomai nuo kampo tarp magnetinio lauko ir sluoksnio plokštumos yra lygi:
MRi(Q)= MR\\ + (MR± - MR\\)-f(6); (1) kur MR\\ magnetovarža (absoliuti vertė), kai magnetinio lauko (B) kryptis yra lygiagreti sluoksnio plokštumai, MR± magnetovarža (absoliuti vertė), kai B kryptis yra statmena sluoksnio plokštumai. f(0)yra bedimensinė funkcija, kur Θ yra kampas kurį sudaro magnetinio lauko vektorius su sluoksnio plokštuma. Funkcija f(0) epitaksinių sluoksnių atveju yra lygi sin20, o polikristalinių sluoksnių atveju gali būti sudėtinga išraiška: 1/(1 +K) [sin20 +K-(1-|cos0l)], kur K - konstanta, priklausanti nuo sluoksnio cheminės sudėties ir morfologijos.
Epitaksinių sluoksnių atveju MR^Q) = MR\\ + (MR± - MR||)-sin20 ir, kintant kampui tarp magnetinio lauko ir sluoksnio plokštumos nuo 0 iki π/2, magnetovarža kinta nuo MR\\ iki MR±. Sujungus tris vienodus jutiklius iš epitaksinių sluoksnių statmenai plokštumomis vienas kitam į nuoseklaus jungimo grandinę bendroji magnetovarža MRieįa, β, γ) yra lygi:
MRse(a, β, γ) = MR\\ + (MR±-MR\\)-( sin2a + 8ΐη2β + sin2Y) = MRr, (2) čia a, β ir γ yra kampai, kuriuos sudaro magnetinis laukas su trimis ortogonaliomis plokštumomis. Kadangi pagal žinomą teoremą sin2a + sin2p + sin2y = 1, tai MR3e(a, β, γ) = MR±. Tai reiškia, kad šiuo atveju atstojamoji magnetovarža nepriklauso nuo magnetinio lauko krypties ir jos anizotropija lygi 0. Todėl tokiu atveju jutiklio atsakas nepriklauso nuo magnetinio lauko krypties, o tik nuo šio lauko vertės.
Kai tokiu pačiu būdu sujungiami 3 polikristaliniai sluoksniai, atstojamoji magnetovarža lygi:
MR3p(a, β, γ) = MR\\ + [(MR± -MRw)^ +K)] [1 +K(3-\cos a|-|cos£|-|cos y|)]; (3)
Šiuo atveju magnetovaržos anizotropija priklausys nuo koeficiento K vertės ir bus maksimali, kai magnetinio lauko (B) vektoriaus kryptis kis nuo orientacijos, atitinkančios a = 0; β = 0; γ = π/2 (magnetinis laukas statmenas vienai iš plokštumų) iki orientacijos, kai B kryptis yra lygiagreti ortogonalios sistemos diagonalei t.y. a = β = / = 35,27°.
Iš eksperimentinių matavimų (žiūr. Fig. 2, kreivė 1) buvo nustatyta, kad zondo iš vieno polikristalinio jutiklio, veikiant magnetiniam laukui 0,7 T, magnetovarža lygi ĮMR[|| = 4,63 %, kai laukas yra lygiagretusis jutiklio plokštumai, ir |/V7Rj-| = 1,98 %, kai magnetinis laukas yra statmenas plokštumai. Taip pat buvo nustatyta, kad tokio polikristalinio jutiklio magnetovarža, kaip funkcija nuo kampo tarp magnetinio lauko krypties ir sluoksnio plokštumos, gerai apsirašo naudojant formulę:
MRiP(a) = MR\\ + [(MR^-MR^+K)]·^ +K-(1-|cos a|)], (4) kai K = 2,617; \MR\\\ = 4,63 %; \MR±\ = 1,98 %.
Naudojant šiuos duomenis apskaičiuota tokio jutiklio magnetovaržos anizotropija (MRA), kai magnetinis laukas buvo nukreiptas lygiagrečiai ir statmenai sluoksnio plokštumai. Ši anizotropija buvo lygi 100%-|(MRj- - MR\\)IMR\\\ = 100% (2,65/4,63) = 57,2 %..
Panaudojus formulę (3) buvo apskaičiuota magnetovarža ir jos anizotropija, kai ortogonaliai sujungti trys vienodi jutikliai. Didžiausias magnetovaržos skirtumas (anizotropija) gaunamas, kai magnetinis laukas yra nukreiptas statmenai vieno iš jutiklio plokštumai (t.y, a = 0; β = 0; y = π/2), tada |/W?3p(0, 0, n/2)| = 3,7 % ir kai magnetinis laukas nukreiptas pagal koordinačių sistemos diagonalę (t. y., a = β = y = 35,27°), tada |/WR3p(35,27°, 35,27°, 35,27°)| = 4,03 %. Šiuo atveju maksimali anizotropija yra lygi 100%-(0,33/4,03) = 8,19%. Tokiu būdu naudojant pasiūlytą konstrukciją, susidedančią iš trijų jutiklių, galima sumažinti magnetinio zondo magnetovaržos anizotropiją mažiausiai 57,2/8,19 = 6,98 karto lyginant su vieno jutiklio zondu. Kaip tarpinį atvejį galima apskaičiuoti anizotropiją, kai magnetinis laukas nukreiptas statmenai vieno iš jutiklių plokštumai (t. y., α = 0; β = 0; y = π/2) ir kai a = 0; β = π/4; y = n74. Šiam atvejui |/W/?3P(0, n74, n74)| = 4,01 %, o anizotropija lygi 100%-(0,31/4,01) = 7,73%. Tuo būdu trijų jutiklių zondo magnetovaržos anizotropija yra 57,2/7,73 = 7,41 karto mažesnė negu zondo, susidedančio iš vieno jutiklio, atveju.
Siūlomo įtaiso funkcionavimas buvo patikrintas, suformuojant zondą tokiu būdu. Ant dielektrinio polikristalinio AI2O3 padėklo 5 (žr. Fig. 1) impulsinio injekcinio nusodinimo iš metaloorganinių junginių garų fazės (PI MOCVD) būdu buvo užneštas plonas 400 nm storio polikristalinis Lao.ssSro.iyMnOs sluoksnis 4. Ant jo terminio garinimo per trafaretą būdu buvo užneštos sidabro 1 ųm storio kontaktinės aikštelės 5. Padėklas su manganito sluoksniu ir kontaktinėmis aikštelėmis buvo deimantinio disko pagalba padalijamas į 1x0,5x0,25 mm3 dydžio magnetovaržinius jutiklius. Prie kontaktinių aikštelių buvo prijungti sidabriniai laidai 7 ir izoliuoti vytos poros jungiamieji laidai 9. Laidų ir vytos poros prijungimui panaudojamas švino- sidabro (75% - 25%) lydmetalis 8. Vytos poros laidai 9 buvo naudojami, siekiant išvengti parazitinės elektrovaros jėgos įtakos, kuri gali būti indukuota magnetovaržinio jutiklio laiduose, veikiant kintamam magnetiniam laukui. Taip sujungti magnetovaržiniai jutikliai buvo padengiami poliuretaniniu hermetizuojančiu užpildu (Fig. 1 nepavaizduotas). Taip pagamintų atskirų magnetovaržnių jutiklių varža kambario temperatūroje nesant magnetinio lauko buvo apie 3,3 kO, o juos sujungus kaip parodyta Fig. 1, viso suformuoto zondo varža - apie 10 kO.
Sumontuoti magnetovaržiniai jutikliai (1, 2, 3) buvo testuojami, matuojant varžos priklausomybę nuo magnetinio lauko, esant skirtingoms jutiklio orientacijoms magnetinio lauko atžvilgiu. Piešinyje Fig. 2 pateiktos vieno magnetovaržinio jutiklio magnetovaržos (MR) priklausomybė nuo kampo tarp jutiklio jautriojo sluoksnio plokštumos ir magnetinio lauko krypties (kreivė 1), esant 290 K temperatūrai. Jutiklis buvo montuojamas ant uždaro ciklo helio kriostato laikiklio. Kriostatas buvo naudojamas stabiliai temperatūrai palaikyti. Laikiklis buvo fiksuojamas tarp elektromagneto polių. Šios priklausomybės matavimo metu buvo palaikomas fiksuotas magnetinis laukas 0,7 T ir fiksuota temperatūra 290 K. Matuojant magnetovaržos anizotropiją, elektromagnetas buvo sukamas plokštumoje statmenoje jutiklio plonojo manganito sluoksnio 4 plokštumai. Matome, kad šios magnetovaržos reikšmė kito nuo -4.63 %, kai kampas buvo 0 ir 180°, iki -1,98 %, kai kampas buvo 90° ir 270°. Taigi, magnetovaržos anizotropija (MRA) sudarė 100%-|[-4,63-(-1,98)]/(-4.63)| = 57,2 %, o tai rodo, kad maksimali matavimo paklaida dėl magnetinio lauko krypties pasikeitimo siekia 57,2/2 = 28,6%. Analogiškos magnetovaržos priklausomybės nuo kampo buvo gautos ir matuojant kitus du magnetovaržinius jutiklius.
Toliau šie jutikliai buvo sumontuoti taip, kaip parodyta piešinyje Fig.1, ir elektriškai nuosekliai sujungti. Gautas zondas buvo tikrinamas analogiškai kaip ir atskiri magnetovaržiniai jutikliai. Tame pačiame paveiksle (Fig. 2) pateikta ir siūlomo magnetinio lauko zondo, susidedančio iš trijų vienas kitam statmenai sumontuotų ir elektriškai nuosekliai sujungtų tų pačių magnetovaržinių jutiklių, magnetovaržos priklausomybė nuo kampo. Šiuo atveju 0,7 T magnetinis laukas buvo sukamas taip, kad jis buvo visą laiką lygiagretus vienam iš jutiklio paviršių, o atžvilgiu kitų jutiklių kampas tarp paviršiaus ir lauko buvo keičiamas nuo 0° iki 360° {a = 0; β = 0 -ί- 2ίτ, γ = π!2 + 5ττ/2) (Fig. 2, kreivė 2). Matome, kad magnetovaržos reikšmės kinta nuo -3,59 % iki -3,87 %. Šiuo atveju minimalios ir maksimalios magnetovaržos vertės stebimos esant kitokiems kampams negu atskirų magnetovaržinių jutiklių atveju, tai yra prie 45° ir 90° kampo ir toliau kas 45°.
Apskaičiavus, gauname kad MRA = 7,23 %, o tai reiškia, kad maksimali matavimo paklaida dėl magnetinio lauko krypties kitimo neviršija 3,7 %. Taigi, siūlomas magnetinio lauko zondas įgalina sumažinti magnetovaržos anizotropiją, o tuo pačiu ir maksimalią matavimo paklaidą apie 57,2/7,23 = 7,91 karto palyginus su vieno jutiklio matavimo paklaida dėl anizotropijos, kas rodo panašią anizotropijos sumažinimo vertę, kaip ir numatyta teoriniuose skaičiavimuose.
Jeigu magnetinio lauko matavimai vykdomi žemesnėse negu kambario temperatūrose, yra tikslinga naudoti ne polikristalinius lantano-stroncio-mangano oksido sluoksnius, o, pavyzdžiui, polikristalinius lantano-kalcio-mangano oksido (La-Ca-Mn-O) sluoksnius arba lantano-stroncio- mangano-kobalto oksido (La-Sr-Mn-Co-O) sluoksnius. Pastarieji pasižymi panašiomis magnetovaržos anizotropijos reikšmėmis, bet jų varžos minimalaus temperatūrinio kitimo ruožas yra žemesnėse temperatūrose.
Claims (2)
- Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas, apimantis pirmąjį ir antrąjį magnetovaržinius jutiklius (1, 2), kurių kiekvienas turi atitinkamą dielektrinį padėklą (51, 52), padengtą atitinkamu plonu sluoksniu (41, 42) iš medžiagos, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko, o ant kiekvieno magnetovaržinio jutiklio (1, 2) plonojo sluoksnio lokaliai suformuotos elektrai laidžios kontaktinės aikštelės, prie kurių prijungti jungiamieji laidai, skirti elektros srovės šaltiniui prijungti, sudarant nuoseklią elektros grandinę per minėtų magnetovaržinių jutiklių plonuosius sluoksnius, o visas zondas yra padengtas hermetizuojančiu užpildu, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad yra numatytas trečias magnetovaržinis jutiklis (3), turintis dielektrinį padėklą (53), padengtą plonu sluoksniu (43) iš medžiagos, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko, ir ant trečiojo magnetovaržinio jutiklio (3) plonojo sluoksnio lokaliai suformuotos elektrai laidžios kontaktinės aikštelės, prie kurių prijungti jungiamieji laidai, skirti elektros srovės šaltiniui prijungti, o visi trys minėti magnetovaržiniai jutikliai (1, 2, 3) išdėstyti taip, kad kiekvieno iš minėtų magnetovaržinių jutiklių plonojo sluoksnio plokštuma yra statmena kitų dviejų jutiklių plonųjų sluoksnių plokštumoms, o visų trijų jutiklių (1, 2, 3) elektrai laidžios atitinkamos kontaktinės aikštelės (61 66) ir jungiamieji laidai (71,72) tarpusavyje sujungti taip, kad nuosekliai sujungtų visų minėtų trijų magnetovaržinių jutiklių (1, 2, 3) plonuosius sluoksnius (41, 42, 43), suformuojant bendrą zondo varžą, lygią atskirų minėtų jutiklių (1, 2, 3) varžų sumai.
- Zondas pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad plonųjų sluoksnių (41, 42, 43) medžiaga, kurios elektrinė varža kinta priklausomai nuo magnetinio lauko yra polikristalinis lantano- stroncio-mangano oksidas arba polikristalinis lantano-kalcio-mangano oksidas arba polikristalinis lantano-stroncio-manganokobalto oksidas.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020518A LT6865B (lt) | 2020-04-06 | 2020-04-06 | Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas |
| EP20215974.5A EP3893011B1 (en) | 2020-04-06 | 2020-12-21 | Scalar magnetic field measuring probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020518A LT6865B (lt) | 2020-04-06 | 2020-04-06 | Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2020518A LT2020518A (lt) | 2021-10-11 |
| LT6865B true LT6865B (lt) | 2021-11-10 |
Family
ID=74175570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2020518A LT6865B (lt) | 2020-04-06 | 2020-04-06 | Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3893011B1 (lt) |
| LT (1) | LT6865B (lt) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59197874A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-09 | Tohoku Metal Ind Ltd | 三軸方式磁気検知器 |
| US6232776B1 (en) | 1997-12-18 | 2001-05-15 | Honeywell Inc. | Magnetic field sensor for isotropically sensing an incident magnetic field in a sensor plane |
| US7095226B2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-08-22 | Honeywell International, Inc. | Vertical die chip-on-board |
| FR2921494B1 (fr) * | 2007-09-20 | 2009-12-18 | Saint Louis Inst | Dispositif de mesure de l'induction magnetique comportant plusieurs bandes de film mince presentant des phenomenes de magnetoresistance colossale |
| FR2928006B1 (fr) * | 2008-02-26 | 2011-03-04 | Univ Claude Bernard Lyon | Procede de fabrication d'un capteur de champ magnetique et capteur de champ magnetique obtenu |
| LT6294B (lt) * | 2014-11-21 | 2016-08-10 | Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras | Skaliarinis magnetinio lauko zondas |
-
2020
- 2020-04-06 LT LT2020518A patent/LT6865B/lt not_active IP Right Cessation
- 2020-12-21 EP EP20215974.5A patent/EP3893011B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2020518A (lt) | 2021-10-11 |
| EP3893011C0 (en) | 2023-12-27 |
| EP3893011A1 (en) | 2021-10-13 |
| EP3893011B1 (en) | 2023-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0286079B1 (en) | Sensing devices utilizing magneto electric transducers | |
| US6667682B2 (en) | System and method for using magneto-resistive sensors as dual purpose sensors | |
| EP2458395B1 (en) | A magnetic tunnel junction (MTJ) based magnetic field angle sensor | |
| EP2696209B1 (en) | Single-chip push-pull bridge-type magnetic field sensor | |
| JP3465059B2 (ja) | 磁化反転導体と一又は複数の磁気抵抗レジスタとからなる磁界センサ | |
| US6069476A (en) | Magnetic field sensor having a magnetoresistance bridge with a pair of magnetoresistive elements featuring a plateau effect in their resistance-magnetic field response | |
| US6191581B1 (en) | Planar thin-film magnetic field sensor for determining directional magnetic fields | |
| WO2003107025A1 (en) | Dual axis magnetic sensor | |
| EP1399749A2 (en) | Compensating a sensor for measuring a magnetic field | |
| JPH0213751B2 (lt) | ||
| JPH08304466A (ja) | 電流計 | |
| CN103904211B (zh) | 一种基于垂直交换耦合的磁场探测器及其制备和使用方法 | |
| EP0880711B1 (en) | Device for detecting a magnetic field | |
| LT6865B (lt) | Skaliarinis magnetinio lauko matavimo zondas | |
| US5601367A (en) | Temperature sensor for sensing temperature in a magnetic field | |
| KR20030034073A (ko) | 자기저항을 이용한 자기장 센서 및 그 제조방법 | |
| US7743666B2 (en) | Tunneling effect element and physical quantity to electrical quantity transducer | |
| JP3731288B2 (ja) | 積層型磁界検出素子 | |
| EP3023804B1 (en) | Magnetic induction measuring device and method | |
| US6075437A (en) | In-plane magnetoresistance bridge | |
| RU2185691C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
| JPH0239104B2 (lt) | ||
| JP2677506B2 (ja) | 磁気リニアスケール | |
| JP7244157B1 (ja) | 磁気センサおよび磁気検出方法 | |
| KR900000980B1 (ko) | 자기저항소자를 이용한 각도 측정 장치 및 패턴 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20211011 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20211110 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20240406 |