Optimalizace senzorů magnetického pole pomocí metody konečných provků

Abstract

Senzory magnetického pole lze využít k přímým či nepřímým měřením mnoha fyzikálních veličin, např. tlaku, výchylky, úhlu či elektrického proudu. Tato disertace se zabývá senzory založenými na magnetických mikro- a nanodrátech, senzory polohy a rychlosti a bezkontaktními senzory elektrického proudu. Původní výzkum je zde prezentován ve formě publikovaných článků doplněných vysvětlujícím textem. V každé kapitole je rovněž uveden přehled nejzajímavějších světových publikací z poslední doby, zabývajících se podobnou problematikou a na něž vlastní výzkum navazoval. Výsledkem výzkumu bylo několik vylepšení existujících principů bezkontaktního měření elektrického proudu. Rogowského cívky s kompozitním jádrem dosahují vyšší citlivosti a nižšího šumu ve srovnání se standardním uspořádáním, čímž je umožněno jejich nasazení do aplikací pracujících s nižšími proudy v řádu desítek Ampérů. Druhým významným výsledkem byla konstrukce zpětnovazebního fluxgate proudového senzoru s jedním vinutím, jenž se vyznačuje snadnou výrobou magnetického obvodu a nízkou spotřebou energie.ensors of magnetic field are able to, directly or indirectly, measure a broad range of physical quantities such as pressure, displacement or electric current. This dissertation focuses on application in three principal categories: wire-based sensors, position and speed sensors, and current sensors. Original research papers, both theoretical and experimental, are presented with additional explanatory text, together with literature review that mentions the most remarkable achievements in similar fields of research published in recent years. The research led to several noteworthy results in the field of contactless current sensors: the Rogowski coil with composite core provides high sensitivity and low noise, extending its use case down to moderate currents of tens of Amperes. Another interesting innovation is the single-winding closed-loop fluxgate current sensor, which provides low energy consumption and greatly reduced complexity of the magnetic circuit.