磁电效应全自动测试系统设计和开发开题报告
文献综述
1 研究背景及意义
自从19世纪末法国物理学家居里首先在单相材料中发现了磁电效应[1]，人们已经发现了许多单相的磁电材料，如：Cr2O3、BiFeO3、Ni3B7O13、YMnO3等[2]。但尽管如此，磁电材料在很长一段时间内并未受到应有的关注，未能应用单相磁电材料制作出具有应用价值的器件。这是因为铁磁居里点与铁电居里点同时高于室温的单相材料十分有限。单相材料的原材料和制作成本很高，循环使用易老化。而且这些有限的单相磁电材料的磁电系数大多很微弱(10-2～10mV/cmOe数量级)。磁电复合材料可以避免这些缺点，且其磁电效应比单相材料高几百倍。
磁致伸缩相能够实现磁场能-机械能的转换，而压电相可以实现电场能-机械能的转换，研究人员将两种相以某种方式复合，使该复合材料直接具有磁场-电场的转换功能[3]。这种复合材料在外加磁场中可以产生电介质的极化现象，在外加电场中可以产生诱导磁化现象，即具有磁电效应，称这种复合材料为磁电复合材料。磁电复合材料的磁电效应是两单相特性，即磁致伸缩效应及压电效应的乘积效应的体现。
磁电复合材料在传感器、信息存储、能量转换器等领域具有广阔的应用前景。由超磁致伸缩材料/压电材料复合制成的基于磁电效应的磁场传感器具有很高的机电耦合性能和灵敏度，其居里温度远高于常温，而且结构简单、制作工艺简单，在地球磁场、生物磁场等弱磁场探测领域有很大的优势[4]。磁电复合材料由不同的铁性材料（铁电材料、铁磁材料）构成，在具有铁电性、铁磁性等性能的同时，由于“磁-机械力-电的耦合作用”而具有磁电效应[5]。磁电效应的理论和实验研究在近十年内取得了很大的进展。
2 测试系统发展现状
1981 年，Bracks 等人在论文中公开了一种磁电耦合测量装置[6]。该装置用永磁体施加直流偏置磁场Hdc，用信号发生器驱动亥姆霍兹线圈产生正弦微扰磁场Hac，用阻抗变换器与磁电材料样品相连接，测量磁电材料的信号电压。
2004 年，董蜀湘等人报道了一种磁电效应测量装置[7]。该装置采用直流电源驱动电磁铁产生直流偏置磁场，采用锁相放大器输出电压，经功率放大器放大后驱动亥姆霍兹线圈产生交变微扰磁场，叠加到直流偏置磁场上。同时，锁相放大器也用于测量磁电材料的输出电压。该装置可以测量外磁场垂直或平行于样品表面时的磁电效应。
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