[发明专利]一种基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器

权利要求书

1.一种基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述声表面波电流传感器包括压电基片、设置于压电基片上的第一延迟线及第二延迟线、相移器、放大器、混频器及设置于第二延迟线的叉指换能器之间的磁致伸缩合金薄膜，其中：

第一延迟线、第二延迟线分别构成第一振荡环路和第二振荡环路的一部分；第一振荡环路和第二振荡环路的输出经所述混频器混频；其中，在外部电流产生磁场的作用下，磁致伸缩合金薄膜发生磁致伸缩应变和ΔE效应，使得薄膜尺寸和弹性模量发生改变，导致声表面波延迟线振荡频率发生变化，进而使得混频输出频率发生改变。

2.一种基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述压电基片表面覆盖一层SiO₂薄膜。

3.根据权利要求1所述的声表面波电流传感器，其特征在于，所述压电基片绕y方向旋转128°切割并沿x方向传播，材质为LiNbO₃。

4.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述第一延迟线的叉指换能器及第二延迟线的叉指换能器均采用单向单相结构，4个所述叉指换能器的叉指对之间均设置有反射电极；所述叉指对由两个宽度为1/8λ_x的电极组成，两个所述电极之间间距为1/8λ_x，所述反射电极的宽度为1/4λ_x，且所述反射电极与其相应的叉指对的边缘距离为3/16λ_x，反射电极的材质为厚度为1％～1.5％λx的铝，其中，λ_x为沿声波传播方向的声波波长，λ_x＝v/f，v为声表面波在所述压电基片上的传播速度，f为所述第一延迟线/第二延迟线的振荡频率。

5.根据权利要求5所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述第一延迟线的第一叉指换能器的反射电极设置于所述第一叉指换能器的叉指对的右侧，所述第一延迟线的第二叉指换能器的反射电极设置于所述第二叉指换能器叉指对的左侧，所述第二延迟线与所述第一延迟线具有相同的结构。

6.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述第一延迟线的第一叉指换能器采用梳状结构，所述第一叉指换能器上的梳齿与所述第二延迟线的第三叉指换能器上的梳齿之间的中心间距与所述第二叉指换能器的长度相等，所述第一叉指换能器与所述第二叉指换能器之间的中心间距与所述第一叉指换能器的长度相同，所述第二延迟线与所述第一延迟线具有相同的结构。

7.根据权利要求6所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述第一叉指换能器的梳齿之间填充电极的宽度及边缘间距均为1/8λ_x，所述第二延迟线与所述第一延迟线具有相同的结构，其中，λ_x为沿声波传播方向的声波波长，λ_x＝v/f，v为所述声表面波在所述压电基片上的传播速度，f为所述第一延迟线/第二延迟线的振荡频率。

8.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述磁致伸缩合金薄膜采用膜厚为300～700nm的铁镍合金(Fe:49％，Ni:51％)。

9.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述磁致伸缩合金薄膜与其两侧的第一叉指换能器及第二叉指换能器之间的边缘间隔均为N×λ_x，其中，N为整数，取值为3到10之间，λ_x为沿声波传播方向的声波波长，λ_x＝v/f，v为所述声表面波在所述压电基片上的传播速度，f为所述第一延迟线/第二延迟线的振荡频率。

10.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述磁致伸缩合金薄膜沿x方向的长度为w，沿y方向的长度为0.5w，其中，w为所述第一叉指换能器的声孔径，所述第一延迟线的叉指指换能器及所述第二延迟线的叉指指换能器的声孔径均相同。

11.根据权利要求10所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述磁致伸缩合金薄膜中心间距的高度小于所述第一叉指换能器/所述第二叉指换能器/所述第三叉指换能器/所述第四叉指换能器的声孔径。

12.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器，其特征在于，所述第一叉指换能器及第三叉指换能器的长度均为100～600λ_x；所述第二叉指换能器及第四叉指换能器的长度均为30～100λ_x，其中，λ_x为沿声波传播方向的声波波长，λ_x＝v/f，v为所述声表面波在所述压电基片上的传播速度，f为所述第一延迟线/第二延迟线的振荡频率。