中频强磁场传感器的设计分析与应用.pdf

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1、96传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第12期中频强磁场传感器的设计分析与应用姜晓燕，唐露新，阳仲伯(广东工业大学信息工程学院，广东广州510006)摘要：在研发出国内首台中频强磁场测量仪的基础上，设计一种基于电磁感应定律的中频强磁场传感器，分析其结构和等效电路，进行性能测试和标定，并对实验结果进行误差分析，结果表明：所设计的传感器在300Gs磁感应强度下和较宽的频带范围内频率特性良好，传感器满足设计要求。关键词：中频强磁场传感器；电磁感应定律

2、；等效电路；误差分析中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)12-0096-03D一esi·gnana-lysi‘sanc1lapp’li·cat·i‘on0lnmed1l●UmfIflDrequencystrongmaLgneticfieldsensorJIANGXiao-yan，TANGLu·xin，YANGZhong—bo(SchoolofInformationEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou51000

3、6，China)Abstract：OnthebasisofthefirstmeasuringinstrumentdevelopedinChina，amediumfrequencystrongmagneticfieldmeasuring$eflsofisintroducedwhichisbasedonlawofelectromagnetic．Thestnmlureandequivalentcircuitofthesensorareanalyed．Performancetestandcalibrationresultss

4、howthatthedesignedsensorhasgoodperformanceunder300Gsmagneticfieldstrengthandwithinwidefrequencyrange．TheerroranalysisofexperimentalresultsprovesthatthesensormeetstheneedsofintermediatefrequencymagneticfieldKeywords：medium—frequencystrongmagneticfieldsensor；lawo

5、felectromagneticinduction；equivalentcircuit；erroranalysis0引言定和线性度等测试，得到较好的结果。随着现代科学技术的发展，中频磁场在生物医学、科学1检测原理与设计实验、电磁辐射和安全检测、电磁兼容、无损检测和感应加中频强磁场传感器依据电磁感应定律设计，感应线圈热等工业的应用越来越广，磁感应加热治疗肿瘤是其中的感应电动势e与垂直于线圈表面的交变磁场幅值曰的的重要应用，感应加热的磁场频率为l-200kHz，强度小于关系如下500Gs，磁场中磁介质材料的发热温度与磁场

6、强度和频率=一Ⅳ警：一NS密切相关，因此，热疗中磁场强度的分布对肿瘤热疗计划系统(TPS)至关重要。=-NSwBCOSo)t．(1)目前大多磁场测量是针对恒定磁场，对于交变磁场的其中，为所测磁场的圆频率，Ⅳ为感应线圈匝数，S测量也只集中在低频的强磁场、高频的弱磁场和脉冲强磁为线圈横截面积。场，国内尚无中频强磁场检测仪器，国外也刚刚研发出来，感应线圈检测的磁场强度一般是线圈覆盖面积内的平并可以进行频谱分析。中频强磁场检测仪中传感器是关均磁感应强度，实际应用中，所需测的是空间某点的磁场强键，尤其磁感应加热肿瘤治疗机需要检

7、测空间的点磁场。度，因此，应尽可能选截面积小、长度短的“点”状线圈。根据中频强磁场的检测需要，在分析了各种磁场测量方法理想的“点”状线圈是球状，绕制工艺复杂，难以应用。的基础上，本文主要针对设计的中频强磁场传感器，分针对上述问题可设计圆柱形的探测线圈，线圈半径为R，长析了其等效电路，选择合适的补偿电阻，并对传感器进行标度为2￡，由文献[4j可知，当L／R：(3／4)：0．866时，探●收稿日期：2010-04-071基金项目：国家自然科学基金资助项目(10475020)第12期姜晓燕，等：中频强磁场传感器的设计分析与

8、应用测线圈内的平均磁感应强度与所测中心点的磁感应强度相号有较小的畸变，感应线圈工作在最佳阻尼状态，传感器工等，且感应电动势的大小仅由此线圈中心磁感应强度的变作频段可达7MHz。化来决定，这里取半径为1．5mm，面积为7．065mm。。为避免传感器产生涡流效应，骨架材料需选用稳定性好、线膨胀系数小的非导磁和非导电材料，ABS塑料可以满j足要求。磁