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作者：周柯;张炜;潘绍明;陈梁远;朱引;杜泳君;黄恒;张淇;张翠玲;吴金根;
单位：广西电网有限责任公司电力科学研究院;广西电力装备智能控制与运维重点实验室;广西电网设备监测及诊断技术创新中心;西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室;
摘要：为解决磁-机-电耦合效应传感器面临的热积累问题，以及其对低功耗应用和器件耐用性的挑战，提出了一种基于磁电耦合压电变压器结构的磁强计。该磁强计结合压电材料和磁致伸缩材料，采用双模式检测机制：在无源模式下，利用磁-机-电耦合效应直接检测交流磁场；在有源模式下，基于Delta-E效应实现电压驱动的直流磁场检测。通过实验测试和等效电路模拟，研究了长度纵振共振峰的偏移特性，以及弹性柔度系数与机械品质因子的磁场响应关系。通过设计一个低噪声电荷放大电路，将磁电传感器产生的高阻抗电荷信号高效转换为低阻抗电压信号，在此基础上，成功研制了一款集成STM32单片机与驱动电路的便携式交/直流磁强计样机。实验结果表明，该磁强计在频率为100、300 Hz时，交流磁场检测限分别为3.18、0.88 A/m,直流磁场检测限为3.58 A/m,性能显著优于基于霍尔原理的商用高斯计，其检测限约为55.7 A/m。该磁强计显著提高了磁场检测的灵敏度和分辨率，尤其在弱磁检测领域提供了参考。
关键词：弱磁检测;;磁传感器;;磁-机-电耦合
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2022YFB3206800);; 广西电网公司科技资助项目(GXKJXM20230186)
