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基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器敏感机理分析

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传感技术学报 2017年第9期30卷 1310-1317页

作者：贾雅娜王文中国科学院大学声学微机电实验室中国科学院声学研究所

为实现高灵敏度、低温漂的高性能电流传感器,提出将声表面波技术与磁致伸缩效应相结合的电流检测方法,分析了其敏感机理并改善其温度特性。这种声表面波电流传感器采用128°YX-Li Nb O3作为压电基片,表面覆盖SiO;薄膜来改善器件温度稳定... 详细信息

为实现高灵敏度、低温漂的高性能电流传感器,提出将声表面波技术与磁致伸缩效应相结合的电流检测方法,分析了其敏感机理并改善其温度特性。这种声表面波电流传感器采用128°YX-Li Nb O3作为压电基片,表面覆盖SiO;薄膜来改善器件温度稳定性,并溅射超磁致伸缩Tb Dy Fe薄膜以响应电流。在电流作用下,Tb Dy Fe薄膜会发生磁致伸缩效应和ΔE效应,引起声表面波相速度的改变。结合层状介质中声传播理论,分析了给定电流下层状结构中声表面波的传播特性,特别分析了Tb Dy Fe和SiO;膜厚对传感器响应的影响。计算结果表明,Tb Dy Fe和SiO;薄膜厚度分别为0.5μm、2μm时,该声表面波电流传感器具有最大检测灵敏度58.2 k Hz/A,有良好温度稳定性和较高的灵敏度,从而为高性能声表面波电流传感器的研制奠定理论基础。

关键词：声表面波电流传感器磁致伸缩效应 TbDyFe薄膜

玛曲谷地和洛阳盆地晚更新世以来的风成黄土-古土壤序列及环境变化对比研究

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玛曲谷地和洛阳盆地晚更新世以来的风成黄土-古土壤序列及环境变...

作者：贾雅娜西北大学

学位级别：硕士

风成黄土-古土壤序列是记录第四纪冰期-间冰期古气候旋回和季风演化的重要载体。相比于黄土高原腹地开展的详尽黄土沉积物研究,对青藏高原东北部和洛阳盆地典型风成黄土-古土壤序列研究依然不够深入。本文通过对青藏高原东北部黄河源玛... 详细信息

风成黄土-古土壤序列是记录第四纪冰期-间冰期古气候旋回和季风演化的重要载体。相比于黄土高原腹地开展的详尽黄土沉积物研究,对青藏高原东北部和洛阳盆地典型风成黄土-古土壤序列研究依然不够深入。本文通过对青藏高原东北部黄河源玛曲谷地和洛阳盆地进行细致的野外考察,选取两个赋存典型风成黄土-古土壤序列的沉积剖面(黄河源玛曲谷地祖哈卡(ZHK)剖面和洛阳盆地五岔沟(WCG)剖面)为研究对象,在实验室进行年代学(AMS C和光释光(OSL)测年)和沉积学(磁化率、吸湿水、地球化学元素、微形态、粒度和重矿物组分分析)测试,并结合Bacon年龄-深度模型、粒度端元模型和聚类分析等方法进行综合分析。二者对比分析得到的主要结论有:(1)玛曲谷地ZHK剖面地层序列自下而上依次为:冰水砾石层(>14000 yr BP)→晚更新世风成黄土层、冰水砾石/洪积沉积层(14000～11500 yr BP)→全新世早期过渡性黄土层(11500～9000 yr BP)→全新世中期古土壤层(9000～3100 yr BP)→现代土壤层(3100～0 yr BP)。洛阳盆地WCG剖面地层序列自下而上依次为:晚更新世马兰黄土层(>11500 yr BP)→全新世早期过渡性黄土层(11500～8500 yr BP)→全新世中期古土壤层(8500～3100 yr BP)→全新世晚期近代黄土层和表土层(3100～0 yr BP)。(2)玛曲谷地ZHK剖面中各风成沉积层基本处于弱风化阶段,仅全新世中期古土壤层已进入中度风化阶段。剖面整体处于斜长石风化为主导的初级风化阶段。各地层风化成壤强度依次为:全新世中期古土壤层>现代土壤层>全新世早期过渡性黄土层>晚更新世风成黄土层。洛阳盆地WCG剖面也是以斜长石风化为主导,全新世中期古土壤层属于中度风化阶段,黄土层处于微弱风化阶段。各地层风化成壤强度依次为:全新世中期古土壤层>全新世晚期近代黄土层>全新世早期过渡性黄土层>晚更新世马兰黄土层。(3)玛曲谷地ZHK剖面记录了晚更新世以来青藏高原东北部古气候演化经历的四个阶段:1)晚更新世(14000～11500 yr BP)为西风势力主导下的冷干气候;2)全新世早期(11500～9000 yr BP)伴随东亚夏季风的增强,西风势力减弱,气候逐步转暖;3)全新世中期(9000～3100 yr BP)为强盛东亚夏季风势力下的暖湿气候。但在5000～3500yr BP时期,西风势力异常增强,东亚夏季风势力减弱,造成了短期的降温;4)全新世晚期(3100～0 yr BP)伴随西风势力的增强,东亚夏季风的减弱,气候逐步由暖湿转为干冷。洛阳盆地WCG剖面也记录了晚更新世以来古气候演化经历的四个阶段:1)晚更新世强烈东亚冬季风势力下的干冷气候;2)全新世早期(11500～8500 yr BP)伴随东亚夏季风势力的增强,东亚冬季风势力减弱,气候逐步转暖;3)全新世中期(8500～3100yr BP)为强盛东亚夏季风势力下的暖湿气候;4)全新世晚期(3100～0 yr BP)伴随东亚夏季风的减弱,气候逐步由暖湿转为干凉。(4)粒度端元模型和重矿物组分特征分析表明,玛曲谷地ZHK剖面有5个端元组分:端元1可能是东亚夏季风影响下风化成壤作用产生的次生黏土矿物;端元2可能是高空西风搬运的远源粉尘;端元3和端元4可能代表西风和高原季风携带来自中远源的冰碛物和冰缘沉积物;端元5代表山谷风搬运来自附近地区的河流沉积和坡积物。粒度端元模型分析表明,洛阳盆地WCG剖面的物源组分有4个端元:端元1可能代表东亚夏季风作用下风化成壤改造形成的次生黏土矿物;端元2代表东亚冬季风携带来自远源的粉尘组分;端元3可能是当地盛行东北风携带黄河泛滥平原的粗粉沙;端元4是局地气流吹扬的近源沙级颗粒沉积物。(5)青藏高原东北部黄河源玛曲谷地和洛阳盆地的风成黄土-古土壤序列极具区域差异性。两地区各地层土壤学和沉积学特征差异显著,但沉积层整体都以斜长石风化为主导,尚处于Na、Ca淋溶的初级风化阶段,而洛阳盆地较黄河源玛曲谷地风化成壤作用更强。黄河源玛曲谷地可能因为位于青藏高原,对气候突变极具敏感性,所以较洛阳盆地提前500年进入全新世中期,且气候演化由东亚夏季风和西风主导;而洛阳盆地是由东亚夏季风和东亚冬季风主导。黄河源玛曲谷地的主要物源成分是由西风和高原季风从中远源地区搬运而来的粗颗粒冰碛物和冰缘沉积物,而洛阳盆地主要是东亚冬季风携带而来的远源粉尘。

关键词：青藏高原东北部洛阳盆地晚更新世以来黄土环境变迁

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用于电流传感的声表面波磁致伸缩效应

声学学报 2019年第4期44卷 756-764页

作者：贾雅娜王文薛蓄峰汪承灏周庆莉李鹤中国科学院声学研究所北京100190 首都师范大学北京100190 中国科学院大学北京100049

利用声表面波(SAW)磁致伸缩效应可以实现一种快速、高灵敏度的电流检测方法,但磁致伸缩薄膜内部矫顽力导致了明显的磁滞误差。磁致伸缩薄膜的栅阵化设计可以减小磁致伸缩时薄膜内部矫顽力,抑制磁滞现象,从而实现高灵敏和低迟滞误差的SA... 详细信息

利用声表面波(SAW)磁致伸缩效应可以实现一种快速、高灵敏度的电流检测方法,但磁致伸缩薄膜内部矫顽力导致了明显的磁滞误差。磁致伸缩薄膜的栅阵化设计可以减小磁致伸缩时薄膜内部矫顽力,抑制磁滞现象,从而实现高灵敏和低迟滞误差的SAW电流检测。结合有限元和耦合模理论对沉积铁钴(FeCo)薄膜栅阵的声表面波电流传感器中的磁致伸缩效应进行分析,对传感响应进行仿真,确定优化的传感结构参数。为验证理论分析,实验研制了频率为150 MHz的声表面波电流传感器件,并结合差分振荡电路及亥姆霍兹线圈,建立传感器测试系统.实验结果表明,磁致伸缩薄膜的栅阵设计大幅降低了迟滞误差,并显著提升了传感器灵敏度。

关键词：磁致伸缩效应电流传感器声表面波磁致伸缩薄膜磁滞误差亥姆霍兹线圈传感器灵敏度电流检测

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基于FeGa薄膜的声表面波电流传感器设计

压电与声光 2022年第1期44卷 157-160页

作者：孙媛贾雅娜张玉凤梁勇王文中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

采用磁致伸缩薄膜FeGa作为敏感材料,优化设计了一种新型高灵敏声表面波(SAW)电流传感器。以中心频率150 MHz的延迟线型SAW器件作为传感元,利用射频(RF)磁控溅射法在其表面SAW传播路径上沉积FeGa磁性薄膜,由此构建SAW电流传感器件。将研... 详细信息

采用磁致伸缩薄膜FeGa作为敏感材料,优化设计了一种新型高灵敏声表面波(SAW)电流传感器。以中心频率150 MHz的延迟线型SAW器件作为传感元,利用射频(RF)磁控溅射法在其表面SAW传播路径上沉积FeGa磁性薄膜,由此构建SAW电流传感器件。将研制的传感器件接入由放大器及混频器组成的振荡电路中,通过与未镀膜参考器件进行差分,其输出信号用作传感信号。在电磁场作用下,FeGa薄膜产生的磁致伸缩效应引起SAW传播速度的改变,最终以相应的差分振荡频率偏移来评估施加的电流值。为进一步提升传感器性能,通过控制不同的溅射功率及退火热处理等制备工艺来确定优化的制备条件。实验结果表明,当FeGa薄膜厚度为500 nm,溅射功率为100 W,退火热处理温度为300℃时,所研制的电流传感器线性度及重复性良好,灵敏度较高(24.67 kHz/A)。

关键词：声表面波(SAW) 射频磁控溅射电流传感器 FeGa 磁致伸缩

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沉积物特征与旧石器遗址的形成过程

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

人类学学报 2021年第3期40卷 363-377页

作者：李浩张玉柱李意愿李占扬贾雅娜中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西北大学城市与环境学院西安710127 湖南省文物考古研究所长沙410008 山东大学文化遗产研究院青岛266237

考古遗址在自然因素下所经历的沉积、改造和再堆积过程,对于理解遗址完整历史至关重要,但迄今相关研究在中国旧石器遗址中开展得较为有限.本文在介绍遗址堆积与改造过程相关背景知识的基础上,对自然因素研究中涉及到的最为关键和核心的... 详细信息

考古遗址在自然因素下所经历的沉积、改造和再堆积过程,对于理解遗址完整历史至关重要,但迄今相关研究在中国旧石器遗址中开展得较为有限.本文在介绍遗址堆积与改造过程相关背景知识的基础上,对自然因素研究中涉及到的最为关键和核心的对象之一——沉积物及其常用分析指标(粒度、磁化率、地球化学元素、矿物组成和土壤微形态)进行阐述,并以许昌人遗址和伞顶盖遗址为例说明相关指标的应用情况.沉积物分析指标侧重从微观角度揭示旧石器遗址的堆积与改造过程,因此,我们还需结合宏观尺度下的遗址沉积地层、地貌发育和环境演变等特征,以及考古标本本身的一系列信息对遗址在自然因素影响下的形成过程进行综合分析和判断.

关键词：旧石器遗址形成过程自然因素沉积物地质考古

来源：评论

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地理研究 2022年第8期41卷 2277-2294页

作者：陈豆肖奇立张玉柱王宁练王浩宇贾雅娜朱艳西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地(T2)之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东(DEQ-E)剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形... 详细信息

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地(T2)之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东(DEQ-E)剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光(OSL)测年等综合分析,结论表明:(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层(MS)-全新世中期古土壤层(S_(0))-全新世早期过渡性黄土层(Lt)-阶地漫滩相沉积层(T2-al);(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层(S_(0))>全新世早期过渡性黄土层(Lt)>现代草甸土层(MS)的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段:全新世早期(11000 a BP—9000 a BP),西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期(9000 a BP—3100 a BP),东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期(3100 a BP以来),东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青藏高原东北缘的古气候演化机制,同时对于预测未来区域气候变化具有重要的科学意义。

关键词：黄河源全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征古气候

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新型声表面波电流传感器

应用声学 2018年第1期37卷 8-15页

作者：王文贾雅娜刘鑫璐薛蓄峰梁勇中国科学院声学研究所北京100190

将声表面波技术的快速响应特点与磁致伸缩薄膜的高磁敏特点相结合,可实现一种快速、高灵敏、稳定可靠的新型电流检测技术。传感器由双通道差分式振荡器与沉积在传感通道器件表面的声传播路径上的磁致伸缩薄膜组成。该文基于分层介质中... 详细信息

将声表面波技术的快速响应特点与磁致伸缩薄膜的高磁敏特点相结合,可实现一种快速、高灵敏、稳定可靠的新型电流检测技术。传感器由双通道差分式振荡器与沉积在传感通道器件表面的声传播路径上的磁致伸缩薄膜组成。该文基于分层介质中声传播理论及磁致伸缩效应,对声表面波电流传感机理进行了分析,以实现对传感器结构的优化设计。实验研制了采用铁钴(FeCo)薄膜的声表面波电流传感器,测试结果表明,该传感器具有快速响应和高灵敏特点。为抑制磁致伸缩薄膜自身的剩磁效应所带来的高磁滞误差,采用的有效途径是将沉积的磁致伸缩薄膜进行图形化设计。实验结果表明,采用栅阵化FeCo薄膜结构的传感器表现出更高检测灵敏度、更好线性及更低的磁滞误差。

关键词：声表面波电流传感器磁致伸缩效应铁钴图形化设计

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基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器研究

压电与声光 2017年第5期39卷 662-664,706页

作者：仝杰贾雅娜张薇王兴隆王诗月王文国家电网公司中国电力科学研究院北京100192 中国科学院声学研究所北京100190

该文设计制作了一种基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,采用了磁致伸缩铁钴合金(FeCo)薄膜,并对其性能进行实验研究。传感器采用双通道300 MHz声表面波延迟线型振荡器结构,以128°YXLiNbO_3为压电基片,在其表面覆盖与其温度系... 详细信息

该文设计制作了一种基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,采用了磁致伸缩铁钴合金(FeCo)薄膜,并对其性能进行实验研究。传感器采用双通道300 MHz声表面波延迟线型振荡器结构,以128°YXLiNbO_3为压电基片,在其表面覆盖与其温度系数极性相反的SiO_2薄膜来改善器件温度稳定性,并在声传播路径上溅射FeCo薄膜用以感知电流量。在电流产生磁场作用下,FeCo薄膜发生磁致伸缩应变,导致声传播速度的变化,进而以振荡器频率信号的改变来表征待测电流。该文通过对不同FeCo膜厚及不同FeCo薄膜长宽比的传感器进行实验分析,以获得优化的传感功能结构。实验结果表明,在优化的FeCo薄膜厚度(500nm)和长宽比(2∶1)条件下,所研制的声表面波电流传感器的灵敏度为12.375kHz/A。

关键词：声表面波(SAW) 磁致伸缩效应 FeCo薄膜射频磁控溅射 128°YX-LiNbO_3

基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器实验研究

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基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器实验研究