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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，以其在交直流磁場作用下的磁飽和特性及法拉 電磁感應(yīng)原理研制的測磁裝置。這種磁敏傳感器的 大特點是適合在零磁場附近工作的弱磁場進行測量。傳感器可作成體積小，重量輕、功耗低，既可測 T、Z，也可測ΔT、ΔZ，不受磁場梯度影響，測量的靈敏度可達 0．01 nT，且可和磁秤混合使用的磁測儀器。由于該磁測儀對資料解釋方便，故已較普遍地應(yīng)用于航空、地面、測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)報天然地震及空間磁測等。 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)磁化過程由完全退磁狀態(tài)開始，若磁化磁場等于零，則對應(yīng)的磁感應(yīng)強度也為零。隨著磁化磁場 H 的增大，磁感應(yīng)強度 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，通常將這種現(xiàn)象稱作磁飽和現(xiàn)象。開始飽和點所對應(yīng)的 Bs、H。，分別稱作飽和磁感應(yīng)強度和飽和磁場強度。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，磁感應(yīng)強度也就隨之減小下來。但實踐證明， 般這種減小都不是按照 AO 所示的規(guī)律減小，而是按照 AB 所示的軌跡進行，并且當(dāng)磁場 H 減小到零時，磁感應(yīng)強度 B 并不等于零，也就是說磁感應(yīng)強度的變化滯后于磁場 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，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，其所對應(yīng)的剩磁也是不同的，但以 H 從 Hs 減小到零時所對應(yīng)的剩磁 Br 大。欲使剩磁去掉，就需加 個與原磁化磁場相反的磁場，如 OC 段所示。線段 OC 即表示使磁感應(yīng)強度 B 恢復(fù)到零時所需要的反向磁場強度，這 場強通常稱為矯頑力，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)強度 Bs 飽和磁場強度 Hs 及矯頑力 Hc 是磁性材料的四個重要參數(shù)，在設(shè)計制造磁力儀器時，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（ 般為正弦交變磁場）中的，故其磁化過程是周期性進行的，其結(jié)果便形成動態(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，所以動態(tài)磁滯回線的形狀和大小隨磁化磁場頻率而變。在動態(tài)磁場作用下，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的頻率有關(guān)。磁通門式磁敏傳感器設(shè)計中所用到的磁滯回線是動態(tài)飽和磁滯回線，（即磁滯回線中 大的 條回線）。動態(tài)磁滯回線上各點對應(yīng)的斜率，μd=dB/dH 叫做該點的動態(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作用下的電磁感應(yīng)現(xiàn)象測定外磁場的儀器。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，有兩個繞組圍繞該磁芯; 個是激勵線圈，另 個則是信號線圈。在交變激勵信號 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)輸出與外磁場成正比的信號，該感應(yīng)信號包含 f、2f 及其它諧波成分，其中偶次諧波含有外磁場的信息，可以通過特定的檢測電路提取出來。 1.坡莫合金片的磁滯迥線特點坡莫合金與 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(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)外磁場有微弱變化時候，就會引起磁感 B 的顯著變化，可以說磁感應(yīng)強度 B 對外磁場 H 的變化有放大的作用，或者說坡莫合金對外磁場感覺靈敏。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)生在無外磁場狀況下，當(dāng)初 線圈中供 個交流電壓 E=Em*COSwt 時，則在坡莫合金中將產(chǎn)生 個交變磁場表達式如下: H= Hmcoswt 其中 Hm>Hs 飽和磁場由于 H 隨時間變化將引起 B 隨時間變化，當(dāng) HsBm 的這段時間也相等。從 B 曲線來看，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。