用于磁场传感器的非晶薄膜磁化特性分析

发布时间：2017-08-19 13:46

  本文关键词：用于磁场传感器的非晶薄膜磁化特性分析

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【摘要】：相比其他磁场传感器,以非晶薄膜为磁敏元件的巨磁阻抗(GMI)磁场传感器具有灵敏度高、响应迅速等优势。非晶薄膜是一种特殊的非晶态合金,已有的资料表明,不同的外加静态场条件下,非晶薄膜包括交流阻抗值、电导率、磁导率等在内的磁特性参数不同。非晶薄膜的磁特性参数与其微观磁矩结构紧密相关。因此,研究不同静态场条件下,非晶薄膜的磁化结构具有重要的意义。本课题选用GMI传感器中较为常用的钴基非晶薄膜为研究对象,模拟非晶薄膜在传感器中的磁场工作环境,仿真环向与纵向静态场条件下其内部磁化矢量分布。详细阐述磁学计算方法及原理基础上,通过分析比较选定两种数值方法求解。第一种是基于数值有限元方法,仿真环形静态场条件下非晶薄膜稳定状态磁化矢量M分布,并对不同大小与方向环向静态场条件下M的分布状态进行比较分析,研究非晶薄膜的环向磁化特性。采用第二种有限差分方法,研究非晶薄膜外加直线方向静态场条件下磁化特性。为提高仿真速度与精度,使用MATLAB对非晶材料磁畴结构进行选择性尺寸剖分,基于自由能最小原则,简化公式并仿真得到非晶薄膜各个剖分单元的单位磁化矢量m分布状态。在此基础上对不同大小与施加方向的静态场条件下m的分布状态进行比较分析,研究非晶薄膜的纵向磁化特性。
【关键词】：GMI传感器 非晶薄膜 磁畴分化 磁化特性 数值方法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 非晶薄膜材料特性及研究现状9-12
• 1.2.1 非晶态材料特性9-11
• 1.2.2 非晶薄膜国内外研究发展现状11-12
• 1.3 电磁学计算国内外研究发展现状12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 磁化特性分析理论基础15-23
• 2.1 基本磁学物理量15-16
• 2.2 磁体内的基本能量项16-17
• 2.2.1 交换能16
• 2.2.2 磁晶各向异性能16-17
• 2.2.3 静磁能17
• 2.2.4 外磁能17
• 2.3 磁化原理与磁畴结构17-21
• 2.3.1 磁畴起源及分析17-18
• 2.3.2 畴壁能计算18-19
• 2.3.3 畴壁分类19-20
• 2.3.4 磁化机制20-21
• 2.4 磁学问题的数值分析方法21-22
• 2.4.1 有限元分析理论21
• 2.4.2 有限差分分析理论21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 非晶薄膜磁化特性有限元分析23-38
• 3.1 有限元仿真方法及原理23-26
• 3.1.1 有限元仿真方法比较及选定23-24
• 3.1.2 有限元仿真原理分析24-25
• 3.1.3 ANSYS有限元仿真求解步骤25-26
• 3.2 基于有限元的非晶薄膜磁性分析26-30
• 3.2.1 ANSYS磁场仿真类型设置26
• 3.2.2 Co基非晶薄膜实体模型建立26-27
• 3.2.3 Co基非晶薄膜有限元模型建立27-29
• 3.2.4 Co基非晶薄膜有限元模型求解29
• 3.2.5 Co基非晶薄膜仿真结果后处理29-30
• 3.3 有限元仿真结果分析30-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 非晶薄膜磁化特性有限差分分析38-54
• 4.1 CO基非晶薄膜磁化模型建立38-40
• 4.2 CO基非晶薄膜畴壁能量分析40-46
• 4.2.1 畴壁交换能分析40-43
• 4.2.2 畴壁各向异性能分析43-44
• 4.2.3 畴壁静磁能分析44-45
• 4.2.4 外磁能分析45-46
• 4.3 CO基非晶薄膜磁化状态仿真与分析46-53
• 4.3.1 磁化状态建立及数值计算46-47
• 4.3.2 基于Matlab的磁化状态仿真及分析47-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-60
• 致谢60

【参考文献】

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本文编号：701073