基于 $\Delta$E 效应的悬臂式磁弹性传感器的相位灵敏度与相位噪声
仪器与探测器
2020-03-03 v1
摘要
用于探测低频低幅磁场的磁弹性传感器三十多年来一直是研究焦点。为使此类传感器系统的检测限（LOD）最小化，理解并能够量化相关噪声源至关重要。本文中，分别对悬臂式机电与磁弹性谐振器进行了全面研究并从数学上描述，不仅针对其相位灵敏度，尤其针对传感器本征相位噪声的程度。测量与计算均揭示，基本 LOD 受限于由谐振器的热机械噪声（即悬臂的热致随机振动）引起的加性相位噪声，以及压电材料的热电噪声。然而，由于磁材料中的损耗产生了参量闪烁相位噪声，限制了整体性能。特别地，研究表明 LOD 实际上与磁灵敏度无关，而仅由磁损耗决定。相较于灵敏度，以材料有效复磁导率表示的磁损耗应被视为未来此类传感器进一步改进的最重要参数。这一启示不仅适用于磁弹性悬臂，也适用于任何类型的磁弹性谐振器。
引用
@article{arxiv.2003.01085,
title = {Phase Sensitivity and Phase Noise of Cantilever-Type Magnetoelastic Sensors Based on the $\Delta$E Effect},
author = {Phillip Durdaut and Enrico Rubiola and Jean-Michel Friedt and Cai Müller and Benjamin Spetzler and Christine Kirchhof and Dirk Meyners and Eckhard Quandt and Franz Faupel and Jeffrey McCord and Reinhard Knöchel and Michael Höft},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.01085},
year = {2020}
}