Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo dòng điện dựa trên vật liệu tổ hợp từ điện Metglas PZT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÊ VĂN DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CẢM BIẾN ĐO VẬT LÝ CHẤT RẮN DÒNG ĐIỆN DỰA TRÊN VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ-ĐIỆN METGLAS/PZT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT KHÓA 15 HÀ NỘI, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ VĂN DƯƠNG LÊ VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CẢM BIẾN ĐO DÒNG ĐIỆN NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CẢM BIẾN TỪ-ĐIỆN ĐIỆN DỰA TRÊN VẬT LIỆU TỔ HỢP ĐO DÒNG DỰA TRÊN VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ-ĐIỆN METGLAS/PZT METGLAS/PZT Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Thị Hương Giang PGS TS Đỗ Thị Hương Giang HÀ NỘI, 2013 HÀ NỘI, 2013 LỜI CẢM ƠN Lời cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo, người hướng dẫn khoa học PGS.TS Đỗ Thị Hương Giang người tạo điều kiện thuận lợi, bảo tận tình, bổ khuyết kiến thức cịn thiếu suốt q trình làm thực nghiệm nghiên cứu khoa học hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô khoa Vật Lý trường ĐH Sư Phạm Hà Nội trực tiếp giảng dạy, truyền thụ kiến thức giúp chúng em hồn thành khóa học củng cố kiến thức môn vật lý Đồng thời em xin cảm ơn khoa Vật lý kỹ thuật Công nghệ Nano Trường ĐH Công nghệ-ĐH Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện cho chúng em có mơi trường trang thiết bị máy móc làm thực nghiệm hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới anh, chị NSC khoa Vật lý Kỹ thuật Công nghệ nano, Ths Nguyễn Thị Ngọc người chị tận tình, sát bảo, hướng dẫn, chia sẻ kinh nghiệm quý báu cho em làm thực nghiệm Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ gia đình ln ủng hộ, động viên kịp thời giúp em vượt qua khó khăn hồn thành cơng việc học tập Luận văn thực với hỗ trợ Đề tài nghiên cứu mã số VT/CN-03/13-15 thuộc Chương trình khoa học công nghệ độc lập cấp Nhà nước Công nghệ vũ trụ Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2013 Tác giả Lê Văn Dương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu khoa học hồn tồn trung thực chưa cơng bố nơi khác Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2013 Tác giả Lê Văn Dương DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1: Từ trường dịng điện thẳng sinh Hình 1.2: Sơ đồ cách mắc ampe kế vào mạch điện Hình 1.3: Gavano kế Hình 1.4: Sơ đồ cách đo dòng điện xoay chiều (a) dòng chiều (b) Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo kìm dịng AC dựa tượng cảm ứng điện-từ Hình 1.6: Sơ đồ ngun lý kìm dịng dựa hiệu ứng Hall, (a) mở vịng, (b) đóng vòng 10 Hình 1.7: Cấu tạo cảm biến đo dòng điện sử dụng hiệu ứng GMI 11 Hình 1.8: Sơ đồ minh họa hiệu ứng từ điện thuận ngược vật liệu multiferoics kiểu từ giảo/áp điện 12 Hình 1.9: Liên kết từ điện vật liệu từ điện, (a) thay đổi phân cực điện gây từ trường ngồi, (b) thay đổi độ từ hóa điện trường 13 Hình 1.10: Đường cong từ trễ M-H, P-E, ε-σ đặc trưng cho hiệu ứng từ-điện vật liệu tổ hợp sắt từ/sắt điện [5] 14 Hình 1.11: Mơ tả nguyên lý hoạt dộng hiệu ứng từ-điện thuận 15 Hình 2.1: Hình minh họa cấu hình vật liệu tổ hợp Metglas/PZT chế tạo phương pháp kết dính 17 Hình 2.2: Ảnh chụp SEM vật liệu tổ hợp Metglas/PZT chế tạo 18 Hình 2.3: Ảnh chụp vật liệu tổ hợp, cuộn solenoid, xuyến mica 18 Hình 2.4: Ảnh chụp cảm biến cấu hình chữ U (a) chữ L (b) 19 Hình 2.5: Minh họa hệ đo thơng số làm việc cảm biến 20 Hình 2.6: Sơ đồ minh họa hệ đo từ-điện 21 Hình 2.7: Ảnh chụp hệ đo khảo sát đặc trưng 22 Hình 2.8: Ảnh chụp hệ SEM S-3400N (PTN Micro-nano, Đại học Công Nghệ-Đại học Quốc Gia Hà Nội) 23 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động kính hiển vi điện tử qt 24 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ kế mẫu rung(a), hệ đo Lakeshore 7404(PTN Micro-nano, Đại học Công Nghệ-Đại học Quốc Gia Hà Nội) 25 Hình 3.1: Đường cong từ trễ tỉ đối M/Ms (a) độ cảm từ dM/dH (b) đo mẫu 12×1, 12×7 12×12 mm 26 Hình 3.2: Độ cảm từ băng từ mẫu (12×1) mẫu 2( 116×1) 27 Hình 3.3: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối vào tần số 29 Hình 3.4: Sự phụ thuộc lối vào điện áp xoay chiều kích thích cấp cho cuộn solenoid cảm biến 30 Hình 3.5: Sự phụ thuộc điện áp lối vào cường độ từ trường cảm biến mẫu 31 Hình 3.6: Sự phụ thuộc tín hiệu điện áp xoay chiều lối vào cường độ dòng điện cảm biến mẫu 32 Hình 3.7: Sự phụ thuộc tín hiệu điện áp xoay chiều lối vào cường độ dòng điện vị trí khác 32 Hình 3.8: Mơ hình tính tốn từ trường tác dụng lên bề mặt cảm biến (a) kết fit lý thuyết với số liệu thực nghiệm tín hiệu cảm biến phụ thuộc vào khoảng cách cảm biến dây dẫn với dòng cấp A (b) 34 Hình 3.9: Sự phụ thuộc tín hiệu điện áp xoay chiều lối vào cường độ dòng điện cảm biến mẫu mẫu 35 Hình 3.10: Sơ đồ mắc cảm biến tổ hợp dạng chữ U (a) chữ L (b) 36 Hình 3.11: Tần số cộng hưởng cảm biến S1, S2, S3 36 Hình 3.12: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối vào điên áp kích thích cấp cho cuộn solenoid (a) Voffset (b) 37 Hình 3.13: Đường cong từ-điện cảm biến S1 (a) đường fit dải từ -0,5 đến 0,5 Oe (b) 38 Hình 3.14: Đường cong từ-điện cảm biến S2 (a) đường fit dải từ -0,5 đến 0,5 Oe (b) 39 Hình 3.15: Đường cong từ-điện cảm biến S3 (a) đường fit dải từ -0,5 đến 0,5 Oe (b) 39 Hình 3.16: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ I, chữ L U vào thay đổi cường độ dòng điện vị trí cách dây dẫn mm 40 Hình 3.17: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ U vào thay đổi cường độ dịng điện vị trí khác 41 Hình 3.18: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ L vào thay đổi cường độ dòng điện vị trí khác 41 Hình 3.19: kết fit lý thuyết với số liệu thực nghiệm tín hiệu cảm biến phụ thuộc vào khoảng cách cảm biến dây dẫn với dòng cấp A 42 Hình 3.20: Khảo sát khả đo dịng điện độ phân giải cảm biến cấu hình chữ L 43 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Dòng điện 1.1.1 Nguồn gốc dòng điện 1.1.2 Các đặc trưng dòng điện 1.1.2.a Cường độ dòng điện 1.1.2.b Từ trường dòng điện sinh 1.2 Các loại thiết bị đo dòng điện 1.2.1 Ampe kế 1.2.2 Kìm dịng 1.2.2.a Kìm dịng xoay chiều AC dựa hiệu ứng cảm ứng điện từ 1.2.2.b Kìm dòng dựa hiệu ứng Hall 10 1.3 Cảm biến đo dòng dựa hiệu ứng GMI 11 1.4 Cảm biến đo dòng điện dựa hiệu ứng từ-điện 12 1.4.1 Hiệu ứng từ-điện 12 1.4.2 Nguyên lý hoạt động hiệu ứng từ-điện thuận 15 1.4.3 Cảm biến đo dòng dựa vật liệu tổ hợp Metglas 16 Chương PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 17 2.1 Chế tạo vật liệu tổ hợp Metglas/PZT 17 2.2 Khảo sát thông số làm việc cảm biến 19 2.3 Hệ đo khảo sát đặc trưng đo cường độ từ trường cảm biến 20 2.4 Hệ đo khảo sát đặc trưng đo cường độ dòng điện cảm biến 21 2.5 Đo từ độ từ kế mẫu rung VSM 24 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Tính chất từ băng từ Metglas 26 3.2 Cảm biến đo dịng điện hình chữ I 28 3.2.1 Cảm biến hình chữ I sử dụng mẫu kích thước 12×1 mm 28 3.2.1.a Đặc trưng phụ thuộc tần số 28 3.2.1.b Đặc trưng phụ thuộc điện áp xoay chiều cấp cho cuộn solenoid 29 3.2.1.c Đặc trưng phụ thuộc từ trường 30 3.2.1.d Đặc trưng đo dòng điện 31 3.2.2 Cảm biến hình chữ I sử dụng mẫu kích thước 116×1 mm 34 3.3 Cảm biến đo dòng điện tổ hợp 35 3.3.1 Khảo sát đặc trưng cảm biến đơn S1, S2, S3 36 3.3.1.a Đặc trưng phụ thuộc tần số làm việc 36 3.3.1.b Đặc trưng phụ thuộc điện áp xoay chiều cấp cho cuộn solenoid 37 3.3.1.c Đặc trưng phụ thuộc từ trường 38 3.3.2 Đặc trưng đo dòng điện cảm biến tổ hợp 39 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 MỞ ĐẦU Ngày nay, điện đóng vai trị vơ quan trọng kinh tế quốc dân Nó có mặt khắp nơi,trong tất lĩnh vực đời sống sinh hoạt sản xuất Tuy nhiên, quản lý sử dụng điện khơng hợp lý gây lãng phí, thiệt hại người vấn đề nan giải ngành điện Việt Nam Để giải vấn đề việc làm cấp thiết phải thường xun kiểm tra đo đạc dịng điện Nếu kiểm sốt dịng điện, tránh cố, hư hỏng kĩ thuật, phát tượng làm việc khơng bình thường mạch điện, từ đưa phương án khắc phục xử lý kịp thời Khoa học cơng nghệ phát triển việc đo dịng điện trở nên dễ dàng hơn, phương pháp đo dòng truyền thống cách sử dụng loại ampe kế, người ta cịn sử dụng phương pháp đo khơng tiếp xúc “non-contact” nhờ trợ giúp loại cảm biến hoạt động dựa số hiệu ứng vật lý khác Phương pháp dùng phổ biến với nhiều ưu điểm trội dải đo rộng, độ xác cao, đo dịng xoay chiều chiều mà khơng cần phá vỡ mạch điện Gần đây, hiệu ứng vật lý hiệu ứng từ - điện với tổ hợp đồng thời hai pha sắt từ sắt điện vật liệu (vật liệu multiferroics) thu hút nhiều nhà khoa học nước khả ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc biệt đo lường Từ - điện hiệu ứng vật liệu bị phân cực điện (PE) tác dụng từ trường (H) hay ngược lại, vật liệu bị từ hóa tác dụng điện trường Nhờ khả chuyển hóa qua lại lượng điện từ nên hiệu ứng có khả ứng dụng nhiều lĩnh vực chế tạo cảm biến, máy phát điện,… Các nghiên cứu hiệu ứng từ-điện cho thấy khả ứng dụng tiềm lĩnh vực cảm biến đặc biệt để đo từ trường [1], [2], [3], [5], [9], [10], [11], [14] Dựa kết nghiên cứu vật liệu tổ hợp từ giảo/áp điện sử dụng vật liệu từ giảo băng từ Metglas pha tạp Ni với 33 cách Sự giảm mạnh tín hiệu cảm biến lý giải từ trường tán xạ gửi đến bề mặt cảm biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách tính theo cơng thức (4) Tuy nhiên, kết fit số liệu thực nghiệm không phù hợp với qui luật thay đổi theo hàm 1/r khoảng cách gần r = mm (hình 3.8.b) Điều giải thích từ trường tán xạ gửi đến điểm khác bề mặt cảm biến khác dẫn đến đóng góp vào tín hiệu điện áp lối khác vùng mẫu Chính vậy, mơ hình lý thuyết đưa giải thích cho qui luật thay đổi cần phải tính tốn xác đến phần tử nhỏ khác Xét dây dẫn mang dịng điện có cường độ I, đặt cách cảm biến khoảng r (hình 3.8.a) Xuất phát từ kết nghiên cứu tính chất từ trên, dị hướng từ đơn trục nên có thành phần từ trường nằm mặt phẳng mẫu Hin dòng điện sinh gây hiệu ứng từ-điện vật liệu tổ hợp làm cảm biến Khi đó, điện áp sinh phần mẫu có kích thước dx tính theo cơng thức: dVout  kH in dx (8) với k hệ số tỉ lệ, H in  H cos  H từ trường tán xạ dòng điện sinh tuân theo công thức định lý Ampere = /2 Tính tồn bề mặt mẫu, điện áp biểu diễn theo tích phân: L Vout   dVout  k  H in dx  kIr  L  dx r  x2 (9) Kết cho ta hàm phụ thuộc điện áp vào vị trí đặt cảm biến r theo công thức: Vout  kI  L atan     2r  (10) 34 Áp dụng công thức (10) để fit với số liệu thực nghiệm ta thấy qui luật cho phù hợp tốt với số liệu thực nghiệm đo toàn dải đo Trong kết fit với qui luật 1/r với khoảng cách lớn r ≥ mm Hình 3.8: Mơ hình tính tốn từ trường tác dụng lên bề mặt cảm biến (a) kết fit lý thuyết với số liệu thực nghiệm tín hiệu cảm biến phụ thuộc vào khoảng cách cảm biến dây dẫn với dòng cấp A (b) Như mơ hình lý thuyết vận dụng phù hợp với cảm biến đo dòng loại này, cho phép ta tính tốn đưa hệ số chuyển đổi sử dụng cảm biến đo dịng trường hợp bố trí thực nghiệm khác nhau, tạo sở thiết kế mạch điện tử cho cảm biến 3.2.2 Cảm biến hình chữ I sử dụng mẫu kích thước 116×1 mm Trên hình 3.9 đường cong phụ thuộc tín hiệu lối cảm biến mẫu kích thước 116×1 mm vào cường độ dịng điện vị trí so sánh với kết thu cảm biến mẫu kích thước 12×1 mm Nhìn vào đồ thị ta thấy cảm biến mẫu cho tín hiệu lớn 1.21 lần so với cảm biến mẫu với dòng đo vị trí Điều lý giải tăng cường dị hướng hình dạng mẫu có chiều dài lớn so với chiều rộng Chính tính chất từ mềm từ giảo mềm tăng cường so với mẫu ngắn Kết đo phù hợp với kết đo độ cảm từ thông qua đo cảm ứng điện từ mẫu với mẫu (hình 3.2) cho độ cảm 35 mẫu lớn 1,45 lần so với mẫu Theo qui luật thay đổi này, khả để tăng cường tín hiệu lối cảm biến lớn dị hướng hình dạng với dị hướng từ đơn trục lớn Tuy nhiên, sử dụng cảm biến mẫu có nhược điểm kích thước lớn nên gây khó khăn triển khai ứng dụng Trong nghiên cứu luận văn, nghiên cứu tiếp tục triển khai theo hướng sử dụng mẫu kích thước 116×1 mm theo hướng tổ hợp dạng chữ L chữ U để thu nhỏ kích thước cảm biến mà thu độ nhạy cao nhờ tăng cường dị hướng hình dạng Hình 3.9: Sự phụ thuộc tín hiệu điện áp xoay chiều lối vào cường độ dòng điện cảm biến mẫu mẫu 3.3 Cảm biến đo dòng điện tổ hợp Để tăng cường độ nhạy dòng cảm biến, cảm biến tổ hợp chúng tơi tiến hành thiết kế tích hợp mẫu băng từ chiều dài 116 mm ba cảm biến S1, S2, S3 với hai cấu hình chữ U chữ L (hình 3.10) Trong cấu hình chữ U kết hợp ba cảm biến S1, S2, S3 cấu hình chữ L kết hợp hai cảm biến S2, S3 Các cuộn solenoid mắc song song với nhau, điện cực mắc nối tiếp để điện áp lối tổng ba điện áp thành phần cảm biến Thông số hoạt động nhánh cảm biến S1, S2, S3 khảo sát tương tự cảm biến hình chữ I bao gồm phụ thuộc vào tần số, vào từ trường cường độ dòng điện 36 Trên sở làm để tổ hợp nhánh cảm biến để tăng cường tín hiệu điện áp Hình 3.10: Sơ đồ mắc cảm biến tổ hợp dạng chữ U (a) chữ L (b) 3.3.1 Khảo sát đặc trưng cảm biến đơn S1, S2, S3 3.3.1.a Đặc trưng phụ thuộc tần số làm việc Hình 3.11: Tần số cộng hưởng cảm biến S1, S2, S3 Tần số làm việc ba cảm biến khảo sát dải từ 110 đến 130 KHz, điện áp xoay chiều kích thích VAC = (V) Các cảm biến đặt theo phương Bắc-Nam từ trường trái đất tương tự cách đo đạc tần số phần Kết đưa hình 3.11 37 Kết cho thấy cảm biến có tần số cộng hưởng khác Các nhánh cảm biến S1, S2 S3 có tần số cộng hưởng tương ứng nhận giá trị 124,3; 120 119 KHz Điều lý giải mẫu chế tạo khơng hồn tồn giống Với cấu hình tổ hợp dạng chữ U chữ L, tần số làm việc lựa chọn cho tổng hợp tín hiệu điện áp dịng điện tác dụng lớn Theo kết khảo sát tần số với tần số fr = 119 KHz giá trị tần số làm việc cho cấu hình tổ hợp dạng chữ U L trơng đợi có tín hiệu lớn nhất, lớn so với cấu hình cảm biến đơn dạng chữ I đưa phần 3.3.1.b Đặc trưng phụ thuộc điện áp xoay chiều cấp cho cuộn solenoid Tương tự việc khảo sát điện áp xoay chiều kích thích cảm biến mẫu 1, cảm biến S1, S2, S3 điện áp xoay chiều khảo sát dải từ đến V tần số cộng hưởng cảm biến Kết đưa hình 3.12 Hình 3.12: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối vào điên áp kích thích cấp cho cuộn solenoid (a) Voffset (b) Trong khoảng từ đến V tín hiệu lối tăng mạnh dần đạt trạng thái bão hòa khoảng từ đến V (hình 3.12.a ) Kết hợp với kết khảo sát Voffset điện áp xoay chiều khác (hình 3.12.b) cho 38 thấy khoảng từ đến V nhỏ gần Đồng thời để giảm công suất tiêu thụ hạn chế nhiễu không mong muốn chọn VAC = V làm điện áp xoay chiều kích thích cấp cho cuộn solenoid cảm biến S1, S2, S3 Giá trị điện áp độ lớn với cảm biến hình chữ I khảo sát 3.3.1.c Đặc trưng phụ thuộc từ trường Khả nhạy từ trường chiều nhánh cảm biến đơn đánh giá thông qua phép đo từ-điện dải từ -3 Oe đến Oe Từ trường chiều HDC tạo cuộn Helmholtz, cảm biến đặt theo phương Đông-Tây để loại bỏ ảnh hưởng từ trường trái đất tác dụng vào cảm biến Kết hình 3.13.a, hình 3.14.a, hình 3.15.a tương ứng cho cảm biến S1, S2 S3 Hình 3.13: Đường cong từ-điện cảm biến S1 (a) đường fit dải từ -0.5 Oe đến 0.5 Oe (b) Đặc điểm chung cảm biến nhạy với từ trường Tín hiệu lối phụ thuộc tuyến tính với thay đổi từ trường theo qui luật Vout=k×H Đường fit dải đo từ -0,5 đến 0,5 Oe (hình 3.13.b, hình 3.14.b, hình 3.15.b) cho hệ số chuyển đổi k tương ứng cảm biến k1=122.3, k2=291.85, k3=319.2 (mV/Oe) So với cảm biến mẫu 1, tín hiệu lối 39 hệ số chuyển đổi cảm biến S1, S2, S3 vùng từ trường khảo sát lớn Điều giải thích cảm biến bố trí tạo thành hình chữ U nên khả tập trung từ thông tăng lên ảnh hưởng khử từ lẫn chúng giảm đáng kể Vì đặc trưng siêu nhạy từ trường vật liệu nên ảnh hưởng yếu tố góp phần tăng cường mạnh tín hiệu điện áp nhánh cảm biến Hình 3.14: Đường cong từ-điện cảm biến S2 (a) đường fit dải từ -0.5 Oe đến 0.5 Oe (b) Hình 3.15: Đường cong từ-điện cảm biến S3 (a) đường fit dải từ -0.5 Oe đến 0.5 Oe (b) 3.3.2 Đặc trưng đo dòng điện cảm biến tổ hợp Cảm biến chế tạo nhờ tổ hợp hai cảm biến S2, S3 tạo hình chữ L ba cảm biến S1, S2, S3 tạo hình chữ U băng từ Metglas 40 kích thước 116×1 mm theo sơ đồ mắc nối tiếp cảm biến minh họa hình 3.10 Theo cách mắc này, điện áp tổng hợp lối tổng điện áp đóng góp nhánh cảm biến riêng rẽ Với cách tổ hợp tín hiệu lối cảm biến theo tính tốn tăng lên đáng kể so với cảm biến nhánh hình chữ I hình 3.17 Để tiện so sánh với kết nghiên cứu phần trên, hình vẽ này, cảm biến kích thước cấu hình khác đưa vào để dễ so sánh Phép đo thực vị trí cách dây dẫn mm Nhìn vào đường cong ta thấy thể rõ điện áp cảm biến thu với độ nhạy cao xu hướng thu cảm biến tổ hợp, đó, cảm biến tổ hợp nhánh lớn Tại dòng cấp A, điện áp đạt giá trị 159.8 mV cảm biến tổ hợp hình chữ U, lớn gấp 1.16 lần so với giá trị 138.1 mV cảm biến tổ hợp chữ L lớn gấp 3.1 lần so với cảm biến chữ I sử dụng băng từ kích thước Kết phù hợp với nhận định đưa ban đầu thiết kế cấu hình tổ hợp để tăng cường độ nhạy dịng cảm biến nhờ tập trung từ thơng giảm trường khử từ kết hợp với nguyên lý mắc nối tiếp nhánh cảm biến Hình 3.16: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ I, chữ L U vào thay đổi cường độ dòng điện vị trí cách dây dẫn mm Phép đo phụ thuộc vào dòng điện khoảng cách khác tính từ nhánh cảm biến S2 đến dây dẫn thực với khoảng mm, mm, mm, mm , mm (cách cảm biến S1, S3 khoảng 41 cố định mm) Kết khảo sát đưa hình 3.17 cho cảm biến tổ hợp hình chữ U hình 3.18 cho cảm biến tổ hợp hình chữ L Hình 3.17: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ U vào thay đổi cường độ dòng điện vị trí khác Hình 3.18: Sự phụ thuộc điện áp xoay chiều lối cấu hình chữ L vào thay đổi cường độ dịng điện vị trí khác Tương tự xu hướng quan sát cảm biến hình chữ I trên, thay đổi khoảng cách, tín hiệu điện áp xoay chiều lối giảm mạnh nhiên đặc trưng tuyến tính giữ nguyên ( hình 3.18) Điều giải thích khoảng cách từ dây dẫn mang dòng điện đến cảm biến thay đổi, từ trường tán xạ gửi đến bề mặt cảm biến thay đổi theo Tuy nhiên đường fit kết thực nghiệm không phù hợp với hàm phụ thuộc ~(1⁄ + 1⁄ ), từ trường tán xạ gửi đến bề mặt cảm biến 42 thành phần khơng dẫn đến đóng góp vào tín hiệu lối vùng cảm biến khác Dựa mơ hình tính tốn cảm biến mẫu xây dựng trên, tiến hành fit số liệu thực nghiệm với hàm phụ thuộc : ~atan ( ⁄2 ) + atan ( ⁄2 ) (11) Kết cho thấy quy luật phụ thuộc điện áp lối theo công thức (11) phù hợp với thực nghiệm đo đạc khoảng cách ≤