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磁通門式磁敏傳感器又稱為磁飽和式磁敏傳感器。它是利用某些高導(dǎo)磁率的軟磁性材料 (如坡莫合金）作磁芯，以其在交直流磁場(chǎng)作用下的磁飽和特性及法拉 電磁感應(yīng)原理研制的測(cè)磁裝置。這種磁敏傳感器的 大特點(diǎn)是適合在零磁場(chǎng)附近工作的弱磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。傳感器可作成體積小，重量輕、功耗低，既可測(cè) T、Z，也可測(cè)ΔT、ΔZ，不受磁場(chǎng)梯度影響，測(cè)量的靈敏度可達(dá) 0．01 nT，且可和磁秤混合使用的磁測(cè)儀器。由于該磁測(cè)儀對(duì)資料解釋方便，故已較普遍地應(yīng)用于航空、地面、測(cè)井等方面的磁法勘探工作中，在軍事上，也可用于尋找地下武器（炮彈、地雷等）和反潛。還可用于預(yù)報(bào)天然地震及空間磁測(cè)等。 磁通門式磁敏傳感器的物理基礎(chǔ)（ ）磁滯回線和磁飽和現(xiàn)象鐵磁性材料的靜態(tài)磁滯回線，如圖 1．35 所示。在圖中當(dāng)磁化過(guò)程由完全退磁狀態(tài)開(kāi)始，若磁化磁場(chǎng)等于零，則對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也為零。隨著磁化磁場(chǎng) H 的增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 亦增大，扭曲線 OA 段所示。但當(dāng) H 增加到某 值 Hs 之后，B 就幾乎不隨 H 的增加而增強(qiáng)，通常將這種現(xiàn)象稱作磁飽和現(xiàn)象。開(kāi)始飽和點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 Bs、H。，分別稱作飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度。圖 1.35 靜態(tài)磁滯回線示意圖當(dāng) H 增加到 Hs 后，如使 H 逐漸減小下來(lái)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也就隨之減小下來(lái)。但實(shí)踐證明， 般這種減小都不是按照 AO 所示的規(guī)律減小，而是按照 AB 所示的軌跡進(jìn)行，并且當(dāng)磁場(chǎng) H 減小到零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 并不等于零，也就是說(shuō)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場(chǎng) H 的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。當(dāng) H 由 HS減小到零時(shí)，B 所保留的值 Br 被稱作 大剩磁，之所以叫 大剩磁是由于 H 從小于 Hs 的不同值減小到零，其所對(duì)應(yīng)的剩磁也是不同的，但以 H 從 Hs 減小到零時(shí)所對(duì)應(yīng)的剩磁 Br 大。欲使剩磁去掉，就需加 個(gè)與原磁化磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，如 OC 段所示。線段 OC 即表示使磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 恢復(fù)到零時(shí)所需要的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度，這 場(chǎng)強(qiáng)通常稱為矯頑力，并用 Hc 表北京中科地聯(lián)科技發(fā)展有限責(zé)任公司 Beijing zhongke science and technology development CO.,Ltd. 示。 大剩磁 Br 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bs 飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hs 及矯頑力 Hc 是磁性材料的四個(gè)重要參數(shù)，在設(shè)計(jì)制造磁力儀器時(shí)，必須予以重視。通常磁通門式磁敏傳感器使用軟磁性材料。所謂軟磁性材料，是指那些 Hc 小的磁性材料，特點(diǎn)是易去磁。軟磁性材料在儀器中是工作在周期性變化的磁場(chǎng)（ 般為正弦交變磁場(chǎng)）中的，故其磁化過(guò)程是周期性進(jìn)行的，其結(jié)果便形成動(dòng)態(tài)磁滯回線（它與圖 1.35 靜態(tài)磁滯回線形狀大致相同，面積比靜態(tài)磁滯回線面積大些），由于動(dòng)態(tài)磁滯回線的面積等于反復(fù)磁化 周所損耗的能量，所以動(dòng)態(tài)磁滯回線的形狀和大小隨磁化磁場(chǎng)頻率而變。在動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)作用下，除磁滯損耗之外，還有渦流損耗和其它損耗。這些損耗均與磁化磁場(chǎng)的頻率有關(guān)。磁通門式磁敏傳感器設(shè)計(jì)中所用到的磁滯回線是動(dòng)態(tài)飽和磁滯回線，（即磁滯回線中 大的 條回線）。動(dòng)態(tài)磁滯回線上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的斜率，μd=dB/dH 叫做該點(diǎn)的動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率。磁通門磁力儀是利用具有高導(dǎo)磁率的軟磁鐵芯在外磁場(chǎng)作用下的電磁感應(yīng)現(xiàn)象測(cè)定外磁場(chǎng)的儀器。它的傳感器的基本原理是基于磁芯材料的非線性磁化特性。其敏感元件是由高導(dǎo)磁系數(shù)、易飽和材料制成的磁芯，有兩個(gè)繞組圍繞該磁芯; 個(gè)是激勵(lì)線圈，另 個(gè)則是信號(hào)線圈。在交變激勵(lì)信號(hào) f 的磁化作用下，磁芯的導(dǎo)磁特性發(fā)生周期性飽和與非飽和變化，從而使圍繞在磁芯上的感應(yīng)線圈感應(yīng)輸出與外磁場(chǎng)成正比的信號(hào)，該感應(yīng)信號(hào)包含 f、2f 及其它諧波成分，其中偶次諧波含有外磁場(chǎng)的信息，可以通過(guò)特定的檢測(cè)電路提取出來(lái)。 1.坡莫合金片的磁滯迥線特點(diǎn)坡莫合金與 般的鐵磁性物質(zhì)比較，具有很高的導(dǎo)磁率(u=dB/dH)，比如***產(chǎn) IJ86 型的坡莫合金，起始導(dǎo)磁率 u0=150000CGSM 單位。很小的矯頑磁力(Hc)和很小的飽和磁場(chǎng)(Hs)，因此坡莫合金的磁滯回線窄而且陡，但是 般的鐵磁性物質(zhì)的磁滯回線寬而且緩，如圖 3 l 和 3 2 所示。北京中科地聯(lián)科技發(fā)展有限責(zé)任公司 Beijing zhongke science and technology development CO.,Ltd. 分析坡莫合金的磁滯迥線可以知道，當(dāng)外磁場(chǎng)有微弱變化時(shí)候，就會(huì)引起磁感 B 的顯著變化，可以說(shuō)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 對(duì)外磁場(chǎng) H 的變化有放大的作用，或者說(shuō)坡莫合金對(duì)外磁場(chǎng)感覺(jué)靈敏。由于坡莫合金磁滯迥線所包含的面積很小，可以近似地看成 條曲線，B 隨 H 的變化特點(diǎn)就與 般鐵磁性物質(zhì)所表現(xiàn)者有所不同了。 2.偶次諧波的產(chǎn)生在無(wú)外磁場(chǎng)狀況下，當(dāng)初 線圈中供 個(gè)交流電壓 E=Em*COSwt 時(shí)，則在坡莫合金中將產(chǎn)生 個(gè)交變磁場(chǎng)表達(dá)式如下: H= Hmcoswt 其中 Hm>Hs 飽和磁場(chǎng)由于 H 隨時(shí)間變化將引起 B 隨時(shí)間變化，當(dāng) HsBm 的這段時(shí)間也相等。從 B 曲線來(lái)看，相當(dāng)于 段失真的正弦曲線。此曲線可以看成由基波和三次諧波合成。如圖 3 3 所示。