RU216369U1

RU216369U1 - Магнитоэлектрический датчик магнитного поля

Info

Publication number: RU216369U1
Application number: RU2022130534U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Лобекин; Мирза Имамович Бичурин; Александр Юрьевич Козонов; Руслан Гайдарович Кафаров
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2023-01-31

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в медицине, автомобилестроении, измерительной аппаратуре и в других областях науки и промышленности. Магнитоэлектрический датчик магнитного поля, содержит пьезоэлектрическую пластину с электродом. Магнитострикционный слой со вторым электродом нанесен с одной стороны пьезоэлектрической пластины, образуя несимметричную магнитострикционно-пьезоэлектрическую структуру, которая находится в режиме магнитоакустического резонанса, объединяющего крутильную моду и ферромагнитный резонанс для повышения чувствительности датчика к магнитному полю. Предлагаемая полезная модель позволяет увеличить чувствительность датчика к магнитному полю.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в медицине, автомобилестроении, измерительной аппаратуре и в других областях науки и промышленности.

Магнитоэлектрический датчик магнитного поля, содержащий пьезоэлектрическую пластину с электродом, магнитострикционный слой со вторым электродом нанесен с одной стороны пьезоэлектрической пластины, образуя несимметричную магнитострикционно-пьезоэлектрической структуру, которая находится в режиме магнитоакустического резонанса, объединяющего крутильную моду и ферромагнитный резонанс (ФМР) для повышения чувствительности датчика к магнитному полю, при этом структура помещена в катушку возбуждения.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является магнитоэлектрический датчик постоянного магнитного поля, описанный в документе патент RU 201792 U1, опубликован 13.01.2021. Известный датчик содержит пьезоэлектрическую пластину с электродами, на поверхность которых нанесены слои диэлектрика, на диэлектрики с каждой стороны нанесены слои магнитострикционного материала, а сверху нанесены проводящие слои, электрически соединенные на одном конце, при этом все слои и пластина механически связаны друг с другом. Предлагаемый прототип датчика работает следующим образом. Через проводящие слои от внешнего источника пропускают переменный электрический ток I_c частотой ƒ. Электрический ток создает между проводящими слоями переменное магнитное поле, которое воздействует на магнитострикционный материал. Это магнитное поле вызывает деформацию магнитострикционного материала, которая передается пьезоэлектрической пластине. В результате между электродами пьезоэлектрической пластины генерируется электрическое напряжение u_c той же частотой ƒ. При воздействии на датчик внешнего магнитного поля Н, направленного в плоскости структуры перпендикулярно ее длинной оси, амплитуда напряжения и линейно растет с увеличением Н, что и используется для измерения поля.

Недостатком известного датчика является структура датчика, являющаяся симметричной, в которой невозможно возбуждение деформационной моды магнитоэлектрического эффекта, что в свою очередь отражается на снижении чувствительности датчика.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической задачи по устранению этого недостатка. При этом технический результат заключается в увеличении чувствительности датчика к магнитному полю.

Технический результат достигается за счет того, что в магнитоэлектрическом датчике магнитного поля, содержащем пьезоэлектрическую пластину с электродом, магнитострикционный слой со вторым электродом нанесен с одной стороны пьезоэлектрической пластины, образуя несимметричную магнитострикционно-пьезоэлектрической структуру, которая находится в режиме магнитоакустического резонанса, объединяющего крутильную моду и ферромагнитный резонанс для повышения чувствительности датчика к магнитному полю.

В предлагаемом магнитоэлектрическом датчике магнитного поля, структура, состоящая из магнитострикционного и пьезоэлектрического материалов с электродами, является несимметричной и находится в режиме магнитоакустического резонанса на основе крутильной моды и ФМР, позволяя совместить электромеханический и ферромагнитный резонансы, что приводит к существенному увеличению чувствительности магнитоэлектрического датчика.

Указанные признаки предлагаемой полезной модели являются существенными и совокупность этих признаков достаточна для получения требуемого технического результата.

На фиг. 1 представлена конструкция заявляемого датчика. Магнитоэлектрический датчик магнитного поля содержит пьезоэлектрический материал 1, слой магнитострикционного материала 2, электроды структуры 3.

Предлагаемый датчик работает следующим образом. Магнитоэлектрический датчик помещается в катушку возбуждения 4 (фиг.2), на которую подается переменное напряжение с частотой электромеханического резонанса и при появлении постоянного магнитного поля Н, соосного крутильным колебаниям, на электродах 3 магнитострикционно-пьезоэлектрической структуры возникает импульс напряжения, пропорциональный величине измеряемого постоянного поля.

Для подтверждения осуществления настоящей полезной модели был изготовлен макет магнитоэлектрического датчика магнитного поля. Пьезоэлектрическая пластина была изготовлена из пьезокерамики марки ЦТС-19 с электродом и имела размеры 30×10×0,5 мм. В качестве магнитострикционного слоя использовалась пленка ферромагнитного металла галфенола с бором FeGaB толщиной 0,023 мм, на поверхность которой был нанесен второй электрод. Слои соединены между собой за счет эпоксидного клея.

Claims

Магнитоэлектрический датчик магнитного поля, содержащий пьезоэлектрическую пластину с электродом, отличающийся тем, что магнитострикционный слой со вторым электродом нанесен с одной стороны пьезоэлектрической пластины, образуя несимметричную магнитострикционно-пьезоэлектрическую структуру, которая находится в режиме магнитоакустического резонанса, объединяющего крутильную моду и ферромагнитный резонанс для повышения чувствительности датчика к магнитному полю.