【摘 要】
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在国防科技中,很多大型设备中存在狭小曲面层间结构。人们需要测量其内部的应力和磁场,但传统的压力测量传感器和霍尔元件均不能满足上述要求。然而,少量碳纳米管和硅橡胶混
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在国防科技中,很多大型设备中存在狭小曲面层间结构。人们需要测量其内部的应力和磁场,但传统的压力测量传感器和霍尔元件均不能满足上述要求。然而,少量碳纳米管和硅橡胶混合可以形成良好的导电网络并且能够拥有较好的柔韧性和压敏特性,可作为柔性压力传感器,其与霍尔元件结合成为压敏霍尔器件可以实现应力和磁场双参量的测量,节省了空间和成本。因此,本文主要研究压敏霍尔器件的电学特性,使得压敏磁敏传感器结合为一体式元件成为可能;并且研究如何进一步提高敏感元件的灵敏度。本文主要包含以下六个方面的内容:(1)完成压敏霍尔器件(导电相含量为0.04:1、0.08:1、0.12:1和0.16:1)的制备,完成实验平台的搭建;(2)完成压敏霍尔器件的应力磁场实验(加载应力使试样发生形变:0.1m～0.4mm;磁感应强度:50Gs～550Gs;电流:0.5mA～1.5mA);(3)获得磁感应强度、电流、导电相含量、压敏霍尔器件结构对霍尔电压-应力-时间特性的影响:霍尔电压跳变值随着复合材料受到的所受的压力增大而增大,随着电流增大而增大,随导电相含量增大而减小;(4)获得应力、电流、导电相含量、压敏霍尔器件结构对霍尔电压-磁感应强度-时间特性及磁场灵敏度的影响:绝对磁场灵敏度随着电流增大而增大,随导电相含量增大而减小;(5)根据上述现象和实验数据,获得压敏霍尔器件的内部压敏磁敏机理;(6)初步提出霍尔电压-磁感应强度-应力三者之间的转换方法。根据结论不断改进制备工艺,初步验证了压敏霍尔器件测量应力和磁场的可行性,提高了敏感元件灵敏度等指标,使绝对磁场灵敏度达到2.5uV/Gs。
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