周进波，谢志鹏，杨唐胜

(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410012)

0 引言

铁磁材料在中频段(104～106Hz)可能会出现尺寸共振或磁—力耦合共振，其共振频率不仅与材料性质和材料尺寸有关，还受外部环境的影响，如，温度［1］、压力［2］、粘度［1］等。利用铁磁材料的磁力耦合共振频率受外部环境的影响而改变的特性，可制作各种传感器。为了消除传感器材料的各向异性，必须外加一个直流偏置磁场［3］。

外加的直流偏置磁场变化可引起传感器弹性模量E的变化，即ΔE效应。ΔE效应导致磁弹性传感器的共振频率和振幅发生变化。本文分析研究了磁弹性传感器共振频率的测量原理，并通过对磁弹性传感器的测试，分析了ΔE效应对于传感器共振检测的影响，提出了提高磁传感测试准确性的方法。

1 磁弹性传感器工作原理

传感器采用磁致伸缩材料制成，是一种非晶态合金，主要成份是Fe40Ni38Mo4B18，利用铁磁材料的磁力耦合共振频率受外部环境的影响而改变的特性，制作各种生物和化学微传感器，如，血液粘度传感器、胰蛋白酶传感器、α—淀粉酶传感器、磷酸酯酶活性传感器等。这种传感器的优点是测量费用低，而且是非接触测量。

1.1 磁弹性传感器理论基础

对于一个带状磁弹性传感器来说，将其放置在YZ平面，长度方向平行于Y轴，宽度方向平行于Z轴，在平行于Y轴方向的中频段交变磁场作用下，传感器产生磁致伸缩效应，其中，Y轴方向的位移变化用微分方程表示如下［4］

式中 ρ为传感器材料密度，uy为在Y轴方向上的伸缩位移，E为杨氏弹性模量，σ为泊松比。……