巴魯夫成型外殼內(nèi)的磁致伸縮位移傳感器

近年來，研究人員采用磁致伸縮薄膜作為敏感膜的表面聲波（surface acoustic wave，簡稱SAW）傳感器，為設(shè)計(jì)磁場傳感器提供了新方法。王文的研究小組曾提出一種基于鐵鈷薄膜的SAW器件[2]，用于感測電流/磁場，根據(jù)理論優(yōu)化獲得的靈敏度高達(dá)8.3 kHz/mT。然而，磁致伸縮薄膜中的強(qiáng)磁滯效應(yīng)*帶來了顯著的滯后誤差，明顯降低了傳感器性能。

此次，研究人員將柵陣式圖形設(shè)計(jì)的鐵鈷磁致伸縮敏感膜與表面聲波相結(jié)合進(jìn)行磁場感測，所提出的傳感器由差分雙延遲線振蕩器構(gòu)成，

傳感通道上的器件表面利用射頻濺射技術(shù)和套刻工藝沉積鐵鈷薄膜柵陣，通過釋放鐵鈷中的內(nèi)部應(yīng)力變化來有效地抑制磁滯效應(yīng)。參考通道的器件用于通過差分方法有效減小外圍環(huán)境溫度等影響。

當(dāng)磁場發(fā)生變化時(shí)，鐵鈷薄膜發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)*和ΔE效應(yīng)*，引起SAW傳播速度的改變，進(jìn)而可以差分振蕩頻率信號的變化來表征待測磁場強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過采用鐵鈷柵陣式磁敏薄膜的SAW磁場傳感器，成功抑制了鐵鈷材料中的磁滯效應(yīng)，其磁滯誤差僅為鐵鈷薄膜式傳感器的五分之一，而且，傳感器的靈敏度、線性度也得到了大幅改善，如圖2所示。

巴魯夫成型外殼內(nèi)的磁致伸縮位移傳感器