Датчики магнитных полей (датчики Холла, Виганда, магниторезистивные датчики и др.) в настоящее время применяются повсеместно: в бытовой технике, системах магнитометрии, навигации, автоматики, а также в медицине. Медицинские датчики магнитного поля должны быть как можно более чувствительными, поскольку многие живые организмы генерируют слабые, хоть и измеримые, магнитные поля (B ≤ 10 нТл) [2]. Данную проблему можно было бы решить с помощью датчиков на основе магнитострикционно-пьезоэлектрических структур, в которых наблюдается магнитоэлектрический (МЭ) эффект.
Суть МЭ эффекта заключается в возникновении электрической поляризации во внешнем магнитном поле и в намагничивании во внешнем электрическом поле. Датчики, чья работа основана на МЭ эффекте, как правило, показывают более высокую чувствительность к магнитному полю по сравнению с датчиками Холла.
Так, известен широкополосный низкочастотный датчик магнитного поля, состоящий из стопы склеенных между собой многослойных пьезоэлектрических элементов и магнитострикционных пластин с отрицательной магнитострикцией. Практически неизменная чувствительность датчика в 20 В/Тл в широком диапазоне частот обеспечивает нижний порог измерения магнитного поля 5·10-8 Тл [3]. В качестве магнитострикционного материала в данном случае применялся никель.
Также известны эксперименты, связанные с созданием датчика магнитного поля О-типа (тороидальной структуры) из ленты Метгласа и пластины цирконат-титаната свинца (ЦТС). У образцов с тороидальной структурой отмечается повышенная чувствительность к магнитному полю; усилению резонансного сигнала и снижению резонансной частоты также способствует повышение объемной доли магнитострикционной компоненты [1].
Всё вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что дальнейшие эксперименты с магнитострикционно-пьезоэлектрическими структурами с целью создать высокочувствительный датчик магнитного поля представляют большой научный и практический интерес. В качестве пьезоэлектрических материалов могут быть применимы ЦТС и ниобат лития, а магнитострикционных – Метглас и сплавы никеля. В будущем подобные датчики могут стать важной частью специального медицинского оборудования.
Библиографическая ссылка
Козонов А.Ю. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2023. – № 1. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=21138 (дата обращения: 19.05.2024).