水声功率放大器在双驱动直流磁传感器研究实验中的应用

实验名称：双驱动直流磁传感器基于逆磁电耦合效应的设计与性能测试

研究方向：低成本高灵敏度磁传感器，用于地磁导航、生物医学检测及工业自动化。

实验内容：传感器利用逆磁电效应，通过两片磁电复合结构（Metglas-PZT8）将直流磁场转换为交流磁信号，由线圈检测输出。双驱动设计使信号强度翻倍，且不干扰被测磁场。通过相位变化（180°翻转）识别磁场方向。

测试设备：ATA-L6水声功率放大器、信号发生器、锁相放大器等。

实验过程：实验采用Aigtek的ATA-L6水声功率放大器驱动双磁电复合结构（Metglas-PZT8）。首先，通过信号发生器产生20–80kHz扫频信号，经功率放大器放大至15Vpk驱动电压，激发压电层振动并耦合磁致伸缩层，将直流磁场转换为交流磁信号；随后，利用锁相放大器（SR830）提取拾取线圈的输出电压，同步通过相位分析识别磁场方向；最后，在电磁屏蔽室内测试传感器对阶梯直流磁场（1nT–300μT）的响应，并实地测量西安市地磁场强度与角度。

图：实验测试系统示意图

实验结果：

图：实验结果

启用功率放大器后，传感器性能显著提升：

灵敏度达10.51mV/μT（较单结构提升105%），可检测1nT级弱磁场；

双驱动设计使信号强度倍增（输出22.93mV），且通过180°相位翻转精准判定磁场方向（误差<2°）；

实测西安市地磁场水平分量31.07μT，角度分辨率±5°，功耗仅500mW。

核心突破：Aigtek放大器的高压驱动与低噪声特性（<9.7μV）是达成超高灵敏度的关键。

功率放大器推荐：ATA-L系列水声功率放大器

图：ATA-L系列水声功率放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。

审核编辑 黄宇