[发明专利]一种波导耦合磁电器件

说明书

技术领域

本发明利用有机波导传递声场，将软磁铁氧体和驻极体薄膜结合起来制得磁电器件。当受到外界弱磁场微扰时，软磁铁氧体发生对应频率振动，振动声场通过有机波导传递到驻极体薄膜，即有对应电压产生，可实现对弱磁场测量的目的。本发明属于磁电子学技术领域。

背景技术

磁电效应是材料在磁场的作用下产生电极化的现象，其对应的材料在传感器领域具有广阔的应用前景，可以用来转换能量，传感信号，检测磁场等。磁电层合材料和霍尔元件等即属于此列，其中磁电层合材料是由稀土磁致伸缩材料和压电陶瓷通过层合制得。

在几种可以测量磁场的材料中，磁电层合材料不但成本低，尺寸小，而且对磁场的敏感度高得多，是磁敏传感器的较优选择。此外，与霍尔元件或巨磁阻作为传感器需要消耗电能不同，磁电层合材料是自发电式的传感器，传感过程中不需要电功率输入而直接可以产生电输出。但磁电层合材料通过界面进行应力传递，形变不均匀，耦合状况不理想，且由于采用厚度和弹性模量都较大的压电陶瓷，对磁场的频率响应范围小。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明提出了一种波导耦合构成磁电器件的方式，通过有机波导聚焦和传递声场，可构成自发电式磁场传感器。其不但具有磁电层合材料成本低和结构简洁的优点，且对磁场的敏感度更高，对磁场的频率响应范围大大拓宽。这种磁电器件实用性强，可用于宽频率范围的弱磁场测量。

为解决技术问题采取的技术方案：

首先制备合适厚度和直径的磁钢、软磁铁氧体、有机波导和驻极体薄膜，按附图所示制作波导耦合磁电器件；其中软磁铁氧体、有机波导和驻极体薄膜间通过胶粘剂粘接，它们具有同样的外径；磁钢的直径要小于软磁铁氧体的直径，两者由于磁场的作用会自然吸附。磁钢产生的静磁场会使软磁铁氧体有一个预应变，一旦外界有某频率的微弱磁场存在，作用于铁氧体后会发生对应频率振动。振动声场通过有机波导的聚焦和传递后到达驻极体薄膜，驻极体内电荷在声场应力的作用下非对称地向电极移动，在表面即产生电荷和电压的输出。

有益效果：根据以上叙述，可知本发明有如下特点：

（1）结构简洁，利用磁钢产生的静磁场使软磁铁氧体有一个预应变；

（2）软磁铁氧体可以在很宽的频率范围内工作，有利于磁场的测量；

（3）通过有机波导对声场进行聚焦和传递，应力传递完全，耦合状况理想，使得磁电性质稳定；

（4）由于驻极体薄膜的厚度很小，在声场的作用下不仅仅只有厚度方向形变，更可诱导弯曲振动，因此形变量很大，进而输出电压较大，工作频率很宽。

附图说明：

图1是本发明一种波导耦合磁电器件的结构示意图；

图中：1、磁钢，2、软磁铁氧体，3、有机波导，4、驻极体薄膜。

具体实施方案：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

如图1所示，将相同直径的软磁铁氧体、有机波导和驻极体薄膜通过胶粘剂粘接，较小直径的磁钢与软磁铁氧体在磁力的作用下自然吸附，磁钢产生的静磁场会使软磁铁氧体有一个预应变。

给软磁铁氧体施加一个交变磁场δH，铁氧体会发生对应频率振动，通过有机波导的耦合，在驻极体薄膜表面输出对应频率的电压。

此电压变化频率与交变磁场δH频率相同，幅值随磁场大小而变，如此即将磁场转化为电压输出。从而可以实现对弱磁场的测量。