Σχεδίαση και ανάπτυξη μαγνητικών αισθητήρων και διατάξεων χαρακτηρισμού των, με χρήση μαγνητικών φαινομένων

Abstract

Οι μαγνητικοί αισθητήρες αποτελούν χρήσιμα εργαλεία, καθώς προσφέρουν τη δυνατότητα ανίχνευσης ή και μέτρησης του μαγνητικού πεδίου. Συναντώνται σε πολλές εφαρμογές, σε τομείς όπως οι επιστήμες, η βιομηχανία και οι μεταφορές. Η σχεδίαση και η ανάπτυξη μαγνητικών αισθητήρων ποικίλλουν αναλόγως των επιθυμητών χαρακτηριστικών και του πεδίου εφαρμογής. Όμως, απαραίτητο στάδιο σε κάθε περίπτωση αποτελεί η χρήση μιας διάταξης διακρίβωσης, με σκοπό την αρχική βαθμονόμηση των αισθητήρων, αλλά και τον μετέπειτα έλεγχο της ορθής λειτουργίας τους. Στο πλαίσιο της εκπόνησης της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής, δημιουργήθηκε μία διάταξη διακρίβωσης μαγνητομέτρων, αποτελούμενη από μία τοπολογία πρωτεύοντος-δευτερεύοντος πηνίου για την ανίχνευση του μαγνητικού πεδίου, ένα σύστημα επιβολής του επιθυμητού μαγνητικού πεδίου και τέλος, τα απαιτούμενα ηλεκτρονικά μέτρησης και τροφοδοσίας. Η αρχή λειτουργίας της αναπτυχθείσας διάταξης βασίζεται στη μέτρηση μιας φυσικής ποσότητας και συγκεκριμένα του χρόνου. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να αποτελέσει δευτερεύον ή και πρωτεύον πρότυπο διακρίβωσης. Στη συνέχεια, η διάταξη χρησιμοποιήθηκε για τη διακρίβωση μαγνητικών αισθητήρων που σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκαν δύο μαγνητόμετρα τύπου Fluxgate διαφορετικών τοπολογιών, προσφέροντας υψηλή ευαισθησία κατά τη μέτρηση του μαγνητικού πεδίου. Ακόμη, αναπτύχθηκαν δύο διατάξεις Μη Καταστροφικού Ελέγχου φερρομαγνητικών υλικών. Οι διατάξεις περιλαμβάνουν τα απαιτούμενα ηλεκτρονικά για τη διεξαγωγή των μετρήσεων και την αποστολή των δεδομένων για περαιτέρω επεξεργασία, ενώ μπορούν να είναι φορητές, ώστε να χρησιμοποιούνται για τον επί τόπου έλεγχο σε πραγματικό χρόνο.