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페라이트 코어를 이용하여 제작한 직교형 플럭스게이트 센서의 감도에 미치는 구동주파수의 영향
Operation Frequency Dependence of Output of Orthogonal Fluxgate Sensor Fabricated with Ferrite Core 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.22 no.6, 2012년, pp.200 - 203  

신광호 (경성대학교 정보통신공학과)

초록
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원통형 페라이트 코어와 검출 코일을 이용하여서 직교형 플럭스게이트 센서를 제작하고, 구동주파수가 출력 감도에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 외부 자계에 대한 플럭스게이트 센서의 출력은 코어의 단면적, 권선수, 구동주파수 등에 비례한다. 따라서, 센서를 소형화시키면서 출력(감도)를 저하시키는 것을 방지하기 위해서는 구동주파수를 높이는 것이 필요하다. 그러나, 구동주파수는 자성체 코어의 주파수특성, 구동회로의 성능, 검출 코일의 주파수특성 등 다양한 요인으로 제한 된다. 본 연구에서는 원통형 페라이트 코어와 검출 코일을 이용하여 제작한 직교형 플럭스게이트 센서에 있어서 센서 출력의 주파수특성과 검출 코일의 인덕턴스와 캐패시턴스를 측정하여서 상호 연관성에 대해서 살펴보았다. 그 결과 외부 자계에 대한 센서의 출력은 검출 코일의 임피던스에 의존한다는 것을 알 수 있었고, 검출 코일의 LC공진주파수에서 높은 출력(감도)을 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we have investigated that the operation frequency dependences of the output properties of the orthogonal fluxgate sensor which was fabricated with a ferrite core. An orthogonal fluxgate sensor should be operated in as high as possible frequency to enhance its sensitivity in the case o...

주제어

#직교형 플럭스게이트   #페라이트 코어   #구동주파수   #LC공진  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 소형의 직교형 플럭스게이트 센서를 개발하기 위해서 소형의 원통형 페라이트 코어를 이용한 센서를 제작하고, 그 특성에 대해서 조사하였다. 특히, 본 논문에서는 원통형 페라이트 코어를 이용한 직교형 플럭스게이트 센서의 감도를 높이기 위해서, 수백 kHz 대역에서 사용할 때의 최적 구동주파수를 설정하는 것에 대하여 검토하였다.
  • 본 연구에서는 소형의 직교형 플럭스게이트 센서를 개발하기 위해서 소형의 원통형 페라이트 코어를 이용한 센서를 제작하고, 그 특성에 대해서 조사하였다. 특히, 본 논문에서는 원통형 페라이트 코어를 이용한 직교형 플럭스게이트 센서의 감도를 높이기 위해서, 수백 kHz 대역에서 사용할 때의 최적 구동주파수를 설정하는 것에 대하여 검토하였다.
  • 페라이트 코어를 이용하여 제작한 직교형 플럭스게이트 센서에 있어서 구동주파수가 센서의 출력특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 센서의 출력전압은 구동주파수를 변화시킴에 따라 크게 변화함을 알 수 있었으며, 센서의 검출코일과 동축케이블의 LC공진주파수 근처에서 최대의 출력전압을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
센서의 소형화가 중요한 이슈가 되면서, 직교형 플럭스게이트 센서가 새롭게 주목받는 이유는? 최근에는 센서의 소형화가 센서의 응용면에서 중요한 이슈가 되면서, 직교형 플럭스게이트 센서가 새롭게 주목을 받고 있다[5-8]. 그 이유는 평행형 플럭스게이트 센서를 이용하여서 자계를 검출하기 위해서는 자성코어를 여자(Excitation)시키는 여자코일(Excitation coil)과 외부 자계에 비례하는 기전력(Electromotive force)를 발생시키는 검출코일(Pickup coil) 을 이용할 필요가 있으나, 아몰퍼스 와이어와 같이 도전성을 가지는 자성코어를 이용하는 직교형 플럭스게이트 센서의 경우에는 자성코어에 직접 통전함으로써 여자가 가능하기 때문에, 평행형 플럭스게이트 센서에 비해서 구조가 비교적 간단해지므로 소형화에 유리하기 때문이다[5-10]. 그러나, 직경이~100 µm에 불과한 아몰퍼스 와이어를 정확하게 정렬시켜서 회로기판에 실장하는 것은 쉽지가 않다.
플럭스 게이트센서는 어떻게 구분되는가? 고감도 자계센서로서 다양한 분야에 이용되고 있는 플럭스 게이트(fluxgate)센서는 여자 자계(excitation magnetic field) 와 외부 자계의 방향관계에 따라서 평행형(parallel type)과 직교형(orthogonal type)으로 나눌 수 있다[1]. 오랫동안 평행형 플럭스게이트 센서가 주류를 이루면서 연구 개발되어 왔다.
구동주파수는 어떤 요인으로 제한되는가? 따라서, 센서를 소형화시키면서 출력(감도)를 저하시키는 것을 방지하기 위해서는 구동주파수를 높이는 것이 필요하다. 그러나, 구동주파수는 자성체 코어의 주파수특성, 구동회로의 성능, 검출 코일의 주파수특성 등 다양한 요인으로 제한 된다. 본 연구에서는 원통형 페라이트 코어와 검출 코일을 이용하여 제작한 직교형 플럭스게이트 센서에 있어서 센서 출력의 주파수특성과 검출 코일의 인덕턴스와 캐패시턴스를 측정하여서 상호 연관성에 대해서 살펴보았다.
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참고문헌 (13)

  1. F. Primdahl, IEEE Trans. Magn. 6, 276 (1970). 

  2. Juan Carlos Cruz, Htctor Trujillo, and Mairte Rivero, Sensors and Actuators A 71, 167 (1998). 

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  3. Pavel Ripka, J. Magn. Magn. Mater. 320, 2466 (2008). 

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  4. Zu-Cheng Gao and R. Doncaster Russel, IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing 25, 124 (1987). 

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  5. X. P. Li, J. Fan, J. Ding, H. Chiriac, X. B. Qian, and J. B. Yi, J. Appl. Physics 99, 08B313 (2006). 

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  6. Xinbo Qian, Xiaoping Li, Yong Ping Xu and Jie Fan, IEEE Trans. Magn. 41, 3715 (2005). 

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  7. Ichiro Sasada, IEEE Trans. Magn. 38, 3377 (2002). 

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  8. I. Sasada, J. Appl. Phys. 91, 7789 (2002). 

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  9. 신광호, 한국자기학회지 19, 17 (2009). 

    원문보기 상세보기

  10. S.-H. Choi, Y.-H. Kim, B. Yoon, C.-S. Yang, and K.-H. Shin, IEEE Trans. Magn. 47, 2573 (2011). 

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  11. J. Vcelak and J. Kubik, Sensors and Actuators A 155, 233 (2009). 

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  12. http://www.tdk.co.jp/. 

  13. Y. Kim, Y.-H. Kim, C.-S. Yang, and K.-H. Shin, J. Magnetics accepted. 

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