Czujnik magnetoelektryczny do pomiaru natężenia pola magnetycznego

• Autorzy: Guzdek P. , Grzesiak W. , Zachariasz P. , Kołaszczyński G. , Smołka W. , Wzorek M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.08.02

Warianty tytułu

EN

Magnetoelectric sensor for measurements of the magnetic field strength

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono realizację czujnika natężenia stałego pola magnetycznego w oparciu o kompozyty magnetoelektryczne. Element czuły sensora wykonano w postaci kompozytu ceramicznego warstwowego wykonanego w technologii Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC) umieszczonego pomiędzy cewkami Helmholtza. W celu zwiększenia efektu magnetoelektrycznego kompozyt poddano procesowi polaryzacji elektrycznej w podwyższonej temperaturze. Spowodowało to prawie dwukrotny wzrost współczynnika magnetoelektrycznego. Wykazano, że w zakresie natężeń stałych pól magnetycznych poniżej 800 Oe napięcie generowane przez czujnik jest liniowo zależne od natężenia stałego pola magnetycznego.

EN

This paper presents the implementation of sensor based on the magnetoelectric composites for measurements of magnetic field strength. The sensing element of the sensor was made as a multilayer ceramic composite using the LTCC technology and was placed between the Helmholtz coils. In order to increase magnetoelectric effect, the composite was electrically polarized at elevated temperature. Magnetoelectric coefficient of the polarized composite is two times higher than for composite without polarizing. It has been shown, that in the range of static magnetic fields below 800 Oe, the voltage generated by the sensor is linearly dependent on the strength of a constant magnetic field.

Słowa kluczowe

PL

technologia LTCC; kompozyt; magnetostrykcja; efekt magnetoelektryczny; czujnik pola magnetycznego

EN

LTCC technology; composite; magnetostriction; magnetoelectric effect; magnetic field sensor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 8
• Strony: 9--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Guzdek P.

• Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Grzesiak W.

• Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Zachariasz P.

• Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Kołaszczyński G.

• Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Smołka W.

• Instytut Technologii Elektronowej Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Wzorek M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

Bibliografia

• [1] Grössinger R., Duong G.V., Sato-Turtelli R., The physics of magnetoelectric composites, J. Magn. Magn. Mat., 320 (2008), 1972-1977
• [2] Fetisov Y.K., Kamentsev K.E., Ostashchenko A.Y., Magnetoelectric effect in multilayer ferrite - piesoelectric structures, J. Magn. Magn. Mat., 272-276 (2004), 2064-2066
• [3] Kanamadi C.M., Kim J.S., Yang H.K., Moon B.K., Choi B.C., Jeong J.H., Magnetoelectric effect and complex impedance analysis of (x)CoFe2O4 + (1-x)Ba0.8Sr0.2TiO3 multiferroics, J. Alloys Compd., 481 (2009), 781-785
• [4] Li Y.J., Chen X.M., Lin Y.Q., Tang Y.H., Magnetoelectric effect of Ni0.8Zn0.2Fe2O4/Sr0.5Ba0.5Nb2O6 composites, J. Eur. Ceram. Soc., 26 (2006), 2839-2844
• [5] Guzdek P., Grzesiak W., Wzorek M., Efekt magnetoelektryczny w kompozycie warstwowym Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 - PbFe0.5Ta0.5O3, Przegląd Elektrotechniczny, R91 NR 9/2015, 50-53
• [6] Guzdek P., The magnetostrictive and magnetoelectric characterization of Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 - Pb(FeNb)0.5O3 laminated composite, J. Magn. Magn. Mat., 349 (2014), 219-223
• [7] Solopan S.A., V'yunow O.I., Belous A.G., Tovstolytkin A.I., Kovalenko L.L., Magnetoelectric effect in composite structures based on ferroelectric/ferromagnetic perovskites, J. Eur. Ceram. Soc, 30 (2010), 259-263
• [8] Kowal K., Jartych E., Guzdek P., Stoch P., Lisińska-Czekaj A., Czekaj D., X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy and magnetoelectric effect studies of (BiFeO3)x(BaTiO3)1-x solid solutions, Nukleonika, 58 (2013), 57−61
• [9] Guzdek P., Wzorek M., Magnetoelectric properties in bulk and layered composites, Microelectronic International, 32 (2015), no. 3, 110–114
• [10] Niemiec P., Bochenek D., Chrobak A., Guzdek P., Błachowski A., Ferroelectric-Ferromagnetic Ceramic Composites Based on PZT with Added Ferrite, International Journal of Applied Ceramic Technology, 12 (2015), E82–E89
• [11] Duong G.V., Grössinger R., Schoenhart M., Bueno-Basques D., The lock-in technique for studying magnetoelectric effect, J. Magn. Magn. Mat., 316 (2007), 390-393
• [12] Guzdek P., Magnetoelektryczny kompozyt ceramiczny, patent nr P. 397945 z dn. 18.03.2016 r. przyznany przez Urząd Patentowy RP
• [13] Srinivasan G., Magnetoelectric effects of magnetostrictive and piezoelectric layered composites, patent nr US 7226666 B2 z dn. 05.06.2007r.
• [14] Patankar K.K., Mathe V.L., Mahajan R.P., Patil S.A., Ram Manohar Reddy, SivaKumar K.V., Dielectric behaviour and magnetoelectric effect in CuFe2O4 –Ba0.8Pb0.2TiO3 composites, Mater. Chem. Phys., 72 (2001), 23–29
• [15] Chougule S.S., Chougule B.K., Response of dielectric behaviour on ferroelectric rich (y)Ni0.8Zn0.2Fe2O4 +(1−y) PZT ME composites, Mater. Chem. Phys., 108 (2008), 408–412
• [16] Yu S., Huang H., Zhou L., Ye Y., Ke S., Structure and properties of PMN–PT/NZFO laminates and composites, Ceram. Int., 34 (2008), 701-704
• [17] Kulkarni S.R., Kanamadi C.M., Chougule B.K., Dielectric and magnetoelectric properties of (x)Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4/(1 - x)PbZr0.8Ti0.2O3 composites, Mater. Res. Bull., 40 (2005), 2064–2072
• [18] Vishnu-Baba Sundaresan, Atulasimha J., Clarke J., Magnetoelectric Surgical Tools for Minimally Invasive Surgery, patent nr US 20110077663 A1z dn. 31.03.2011r.
• [19] Guzdek P., Grzesiak W., Zachariasz P., Kołaszczyński G., Właściwości magnetostrykcyjne kompozytów multiferroicznych, Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), nr. 9, 29-32
• [20] Fiebig M., Revival of the magnetoelectric effect, J. Phys. D: Appl. Phys., 38 (2005), R123–R152

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).