隨著科技發(fā)展與社會進(jìn)步,電信號已成為上至國防安全與科學(xué)研究下至人民生活與工業(yè)生產(chǎn),大至國家電網(wǎng)與航空航天小至家用電器與精密儀器中不可或缺的要素,承載著能量傳輸與信息通訊等非常重要的角色。在多種電學(xué)參量（如電容、電感、電流、電壓等）中,電流是最為基礎(chǔ)也是最重要的電學(xué)參量,被廣泛應(yīng)用于人工智能、工業(yè)生產(chǎn)控制、軍事、航空航天、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等各個領(lǐng)域;其中作為檢測器件的電流傳感器經(jīng)過多年發(fā)展,原理與形式多種多樣,適用的領(lǐng)域與場合也各有不同,近年來基于磁阻效應(yīng)（MR）的電流傳感器隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步飛速發(fā)展,在其多種形式中基于隧道磁電阻（TMR）元件的傳感器由于其具有更好的溫度穩(wěn)定性、更寬的線性范圍,同時功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,整體性能優(yōu)越,逐漸成為國內(nèi)外傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文面向高精度電流檢測領(lǐng)域,基于目前市場上現(xiàn)存的電流傳感器存在檢測穩(wěn)定性較弱、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不能對多線電纜實(shí)現(xiàn)非侵入式檢測等不足之處,首次將TMR與懸臂梁結(jié)合,設(shè)計一種TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器,通過構(gòu)建其力-磁耦合理論模型,實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高線性度的電流檢測;并在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,形成自供電電流檢測系統(tǒng)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電流傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容
第2章 TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器感測機(jī)理及理論模型建立
    2.1 TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器感測機(jī)理
    2.2 待測導(dǎo)線空間感應(yīng)磁場分布
        2.2.1 載流長直導(dǎo)線感應(yīng)磁場分布
        2.2.2 雙芯導(dǎo)線感應(yīng)磁場分布
    2.3 永磁鐵受力分析及懸臂梁振動響應(yīng)
        2.3.1 永磁鐵受電流磁場力分析
        2.3.2 直流電流作用下懸臂梁振動響應(yīng)
        2.3.3 交流電流作用下懸臂梁振動響應(yīng)
    2.4 長方體永磁鐵厚度方向磁場分布及影響因素分析
        2.4.1 長方體永磁鐵厚度方向磁場分布
        2.4.2 長方體永磁鐵線性工作區(qū)間確定及影響因素分析
    2.5 傳感器輸出模型建立
    2.6 自供電TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器模型
    2.7 本章小結(jié)
第3章 TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器實(shí)驗(yàn)測試及結(jié)果分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)搭建
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備選擇
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
    3.2 傳感器性能測試及靈敏度對比分析
        3.2.1 TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器實(shí)驗(yàn)測試
        3.2.2 TMR2505 電流傳感器實(shí)驗(yàn)測試
        3.2.3 靈敏度對比分析
    3.3 尺寸參數(shù)與距離參數(shù)對電流傳感器輸出電壓影響
        3.3.1 永磁鐵與雙芯導(dǎo)線之間距離對傳感器輸出電壓影響
        3.3.2 永磁鐵與TMR之間距離對傳感器輸出電壓影響
        3.3.3 懸臂梁長度對傳感器輸出電壓影響
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異現(xiàn)象分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 自供電TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器理論模型建立及能量采集電壓信號非線性誤差補(bǔ)償方案設(shè)計
    4.1 自供電TMR-懸臂梁復(fù)合式電流傳感器理論模型建立
    4.2 壓電層能量采集電壓信號的非線性誤差分析
        4.2.1 非線性誤差產(chǎn)生機(jī)制
        4.2.2 直流電流作用下非線性誤差分析
        4.2.3 材料對非線性誤差的影響
    4.3 非線性誤差抑制方案設(shè)計
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備選擇
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于TMR的磁導(dǎo)率EMT的傳感器陣列設(shè)計[J]. 王超,鄒萍,崔自強(qiáng),何瀚辰,曹晴晴,王化祥.  天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2019(06)
[2]TMR傳感器及其在電磁檢測中的應(yīng)用[J]. 張繼楷,楊蕓,康宜華,雷嘯鋒.  無損檢測. 2016(12)
[3]隧穿磁電阻效應(yīng)磁場傳感器中低頻噪聲的測量與研究[J]. 曹江偉,王銳,王穎,白建民,魏福林.  物理學(xué)報. 2016(05)
[4]磁性隧道結(jié)的隧穿磁電阻效應(yīng)及其研究進(jìn)展[J]. 李彥波,魏福林,楊正.  物理. 2009(06)
[5]智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J]. 陳樹勇,宋書芳,李蘭欣,沈杰.  電網(wǎng)技術(shù). 2009(08)
[6]永磁鐵磁貼合體的磁場及磁力[J]. 田錄林,賈嶸,楊國清,田琦,李知航,李輝.  電工技術(shù)學(xué)報. 2008(06)
[7]用等效磁荷法計算永磁體磁場[J]. 李景天,宋一得,鄭勤紅,劉劍虹.  云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1999(02)



本文編號：3175118