A magnetostrictive sensor is a sensor measuring elastic waves. Because of its unique non-contact measurement feature, the sensor receives more attentions in recent years. These sensors have been mainly used to measure longitudinal and torsional waves in ferromagnetic waveguides, but there increases an interest in using the sensor for flexural wave measurement. Since the performance of the sensor is strongly influenced by the applied bias magnetic field distribution, the design of the bias magnetic system providing the desired magnetic field is critical. The motivation of this investigation is to design a bias magnetic system consisting of electromagnets and yokes and the specific objective is to formulate the design problem as a bias yoke topology optimization. For the formulation, we employ linear magnetic behavior and examine the optimized results for electromagnets located at various locations. After completing the design optimization, we fabricate the prototype of the proposed bias magnetic system, and test its performance through flexural wave measurements.
This study investigates the dynamic magneto-mechanical behavior of magnetization-graded ferromagnetic materials Terfenol-D/FeCuNbSiB (MF). We measure the dynamic magneto-mechanical properties as a function of the DC bias magnetic field ($H_{dc}$). Our experimental results show that these dynamic magneto-mechanical properties are strongly dependent on the DC bias magnetic field. Furthermore, the dynamic strain coefficient, electromechanical resonance frequency, Young's moduli, and mechanical quality factor of Terfenol-D/FeCuNbSiB are greater than those of Terfenol-D under a lower DC bias magnetic field. The dynamic strain coefficient increases by a factor of between one and three, under the same DC bias magnetic field. In particular, the dynamic strain coefficient of Terfenol-D/FeCuNbSiB at zero bias achieves 48.6 nm/A, which is about 3.05 times larger than that of Terfenol-D. These good performances indicate that magnetization-graded ferromagnetic materials show promise for application in magnetic sensors.
경자성박막을 이용한 자기임피던스센서의 바이어스 자계 인가의 유용성을 알아보기 위해서, SmCo 경자성박막의 조성에 따른 자기적 특성과 이 박막이 아몰퍼스 CoZrNb 연자성박막에 미치는 바이어스 효과에 대하여 조사하였다. 아몰퍼스상을 가지는 SmCo 경자성박막의 포화자화는 Sm 조성이 증가함에 따라 감소하였으며, 보자력은 Sm 조성의 증가에 따라 증가하다가 28 at% 부근에서 약 500 Oe를 나타낸 후 다시 감소하였다. SmCo 박막에 의해서 발생된 바이어스 자계가 CoZrNb 박막에 미치는 효과는 자화곡선과 투자율의 측정, 그리고 자구관찰을 통하여 조사되었다. MI센서로 사용이 가능한 3${\times}$0.5 $\textrm{mm}^2$ 크기의 박막시료에 있어서, 약 60 Oe의 바이어스 자계가 얻어졌으며, 센서의 감도를 최적화하기에 충분한 바이어스 자계를 경자성박막을 이용하여 발생시킬 수 있음을 입증하였다.
This paper describes an unscented Kalman filter approach to estimate the bias in magnetic field measurements. A microelectromechanical systems attitude heading reference system (MEMS AHRS) was used to measure the magnetic field, together with the acceleration and angular rate. A magnetic field is usually used for yaw detection, while the acceleration serves to detect the roll and pitch. Magnetic field measurements are vulnerable to distortion due to hard-iron effect and soft-iron effect. The bias in the measurement accounts for the hard-iron effect, and this paper focuses on an approach to estimate this bias. The proposed method is compared with other methods through experiments that implement the navigation of an underwater robot using an AHRS and Doppler velocity log. The results verify that the compensation of the bias by the proposed method improves the navigation performance more than or comparable to the compensation by other methods.
본 논문은 궤도 기하학 기반 바이어스 추정기법을 다목적실용위성 1호 및 2호의 자기센서 측정데이터에 적용하여 위성체 태양전지판과 전장박스에서 발생하는 유도자기장 바이어스를 추정한다. 유도자기장 바이어스의 추정과 적절한 보정은 자기센서의 노후화를 대처하고 수명을 최대한 연장하여 정상적으로 위성 임무를 수행을 가능하게 한다.
Seo, M.S.;Deshpande, N.G.;Lee, S.J.;Lee, Y.P.;Rhee, J.Y.;Kim, K.W.
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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pp.436-436
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2011
Recently, spintronic devices with submicron structures are widely investigated to take advantage of their unique micromagnetic properties. In this work, we study the temperature dependence of exchange bias in bilayer anti-dot arrays made by depositing Co (40 nm)/Ni (5 nm) ferromagnetic bilayer on Si substrate to form anti-dot arrays with a diameter $1{\mu}m$. The anti-dot patterning was done only for the upper Co layer, while the Ni underlayer was kept unperforated. The temperature dependences of magnetoresistance (MR) and exchange bias were studied along magnetic easy and hard axes. The in-plane MR measurements were performed using a physical-property measurement system (PPMS ; Quantum Design Inc.) at various temperatures. The standard in-line four-point probe configuration was used for the electrical contacts. As temperature was varied, the MR data were obtained in which in-plane field (H=3 kOe) was applied in the directions along the hard and the easy axes with respect to the lattice plane. The temperature dependences of magnetic anisotropy and exchange bias were also studied along the magnetic easy and hard axes. As temperature decreases, the single peak splits into two peaks. While no exchange bias was observed along the magnetic easy axis, the exchange bias field steadily increased with decreasing temperature along the magnetic hard axis. These results were interpreted in connection with the magnetic anisotropy and the effect of the anti-dots in pinning domain wall motion along the respective direction.
Kim, Young-Hak;Kim, Ki-Chan;Shin, Kwang-Ho;Yoon, Kwan-Seob;Yang, Chang-Seob
Journal of Magnetics
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제16권4호
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pp.453-456
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2011
Demagnetization for a tube sample which was made of a galvanized steel sheet was performed by applying a magnetic field with a decrement to remove the remanent magnetization of the material. An orthogonal fluxgate magnetic field sensor was used to measure a magnetic field created from a ferromagnetic material. To evaluate the remanent magnetization, the measured magnetic fields were separated into two magnetic field components by the remnant magnetization and the induced one. The horizontal and the vertical bias fields should be controlled separately during demagnetization to remove the horizontal and the vertical components of the remanent magnetization of the tube sample.
A magnetostrictive sensor is used to measure stress waves propagating in a ferromagnetic cylinder without physical contact. The performance of a magnetostrictive sensor is affected most significantly by the bias magnetic field applied around the measurement location. The goal of this paper is to carry out the topology optimization of the bias magnet and yoke assembly to maximize the sensor output for traveling bending waves. We will use the multi-resolution topology optimization strategy to find the assembly of the bias magnet and the yoke that is easy to realize. The effectiveness of the present design is confirmed by an actual measurement of the sensor signal with the proposed bias magnet and yoke configuration.
The magnetoelectric (ME) characteristics for Terfenol-D/PZT laminate composite dependence on bias magnetic field is investigated. At low frequency, ME response is determined by the piezomagnetic coefficient $d_{33,m}$ and the elastic compliance $s_{33}^H$ of magnetostrictive material, $d_{33,m}$ and $s_{33}^H$ for Terfenol-D are inherently nonlinear and dependent on $H_{dc}$, leading to the influence of $H_{dc}$ on low-frequency ME voltage coefficient. At resonance, the mechanical quality factor $Q_m$ dependences on $H_{dc}$ results in the differences between the low-frequency and resonant ME voltage coefficient with $H_{dc}$. In terms of ${\Delta}E$ effect, the resonant frequency shift is derived with respect to the bias magnetic field. Considering the nonlinear effect of magnetostrictive material and $Q_m$ dependence on $H_{dc}$c, it predicts the low-frequency and resonant ME voltage coefficients as a function of the dc bias magnetic field. A good agreement between the theoretical results and experimental data is obtained and it is found that ME characteristics dependence on $H_{dc}$ are mainly influenced by the nonlinear effect of magnetostrictive material.
The structure and magnetic properties of Fe-Ni films, deposited by DC magnetron sputtering on Si(111) wafer, have been studied. The spin wave stiffness constant is determined by Brillouin light scattering (BLS) and compared with the value obtained from magnetization measurements. The range of exchange interaction was determined as 0.4 atomic distances in the film deposited in a bias magnetic field, which is 1/2 that in the film grown in no bias magnetic field. The results show that the dimensions of exchange coupling increased by the sputtering in the magnetic field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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