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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 磁場(chǎng)特性和磁敏元件綜合實(shí)驗(yàn)儀
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 磁場(chǎng)特性和磁敏元件綜合實(shí)驗(yàn)儀內(nèi)容涵蓋Hall效應(yīng)、SMR半導(dǎo)體磁電阻效應(yīng)、AMR各向異性磁電阻效應(yīng)、GMR巨磁電阻效應(yīng)（2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目）等近代物理效應(yīng)；國內(nèi)首創(chuàng)將磁路研究引入基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)；亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)特性研究測(cè)試，既簡捷又可以測(cè)得多種磁場(chǎng)特征點(diǎn)，便于學(xué)生將理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)的結(jié)合。 本實(shí)驗(yàn)儀具有多主題、多途徑、層次化、自選擇、自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)施路線，可開展創(chuàng)新研究型教學(xué)，形成教與學(xué)、教學(xué)與創(chuàng)新互動(dòng)的全新教學(xué)模式。
- 詳細(xì)介紹：
- 本實(shí)驗(yàn)儀可以進(jìn)行的研究內(nèi)容包括： 1)磁敏感元件在強(qiáng)弱磁場(chǎng)中的特性研究實(shí)驗(yàn)（涉及的磁敏感元件有Hall元件、集成Hall元件、半導(dǎo)體磁敏電阻（SMR）、巨磁電阻（GMR）、隧道結(jié)巨磁電阻（TMR）、各向異性金屬薄膜磁電阻（AMR）等），包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)方位對(duì)敏感元件的影響； 2）磁集束研究實(shí)驗(yàn)，主要研究截面積、匝數(shù)、感應(yīng)線圈串并聯(lián)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響；各種磁路結(jié)構(gòu)特性研究實(shí)驗(yàn)，包括E型磁路、U型、C型磁路及磁路開閉環(huán)和磁路間隙在直流、交流信號(hào)中的磁路特性研究； 3）研究磁場(chǎng)分布特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，主要研究匝數(shù)可變、間距可變的亥姆霍茲線圈特性。 4）如果結(jié)合有限元理論分析方法，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，可以從根本上解決在物理教學(xué)中磁路特性只能類比電路的傳統(tǒng)教學(xué)方法。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 該項(xiàng)目旨在將當(dāng)代科學(xué)研究的前沿技術(shù)向基礎(chǔ)教學(xué)轉(zhuǎn)化，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)儀器更新、教學(xué)方式的層次化。內(nèi)容上綜合了電磁場(chǎng)理論、功能敏感材料物理屬性、敏感元件制備工藝等多種交叉學(xué)科知識(shí)拓展點(diǎn)。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)： 1、將科研最新成果引入基礎(chǔ)科學(xué)教學(xué)，研制成功一套教學(xué)儀器揭示磁電子技術(shù)內(nèi)涵，力求簡明直觀地展示基本物理原理與磁路特性研究和磁檢測(cè)技術(shù)之間的關(guān)系。 2、首次在國內(nèi)教學(xué)儀器中實(shí)現(xiàn)磁路特性研究實(shí)驗(yàn)，對(duì)于多種磁敏感元件，特別是針對(duì)近代最新敏感元件（如GMR）特性研究與磁場(chǎng)分布測(cè)試實(shí)驗(yàn)，開發(fā)出可變間距和可轉(zhuǎn)動(dòng)方位的亥姆霍茲線圈及其軸向、徑向磁場(chǎng)測(cè)量方法，簡易、直觀、耐用、有效。 3、本教學(xué)儀器搭建了一個(gè)可以不斷將科技前沿成果引入其中的創(chuàng)新平臺(tái)，可以通過不斷的拓展其功能，將新型敏感元件、傳感器以及涉及傳感器技術(shù)應(yīng)用成果引入到本教學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容當(dāng)中，激發(fā)同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)。 4、通過本教學(xué)儀器，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)思路及模式上的創(chuàng)新，根據(jù)不同專業(yè)不同年級(jí)的學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)的編排上依照層次化教學(xué)，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到綜合實(shí)驗(yàn)，再到結(jié)合和本專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)。形成適合理工科多專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 通過廣泛的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在國內(nèi)外各高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于磁場(chǎng)特性分析的實(shí)驗(yàn)少而又少，而與磁檢測(cè)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)幾乎是空白。而本套教學(xué)儀器所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新穎且與當(dāng)代科技發(fā)展相適應(yīng)，彌補(bǔ)了普通物理教學(xué)中對(duì)磁場(chǎng)特性的描述僅僅停留在文字上的缺憾。該套實(shí)驗(yàn)儀涵蓋了磁電阻效應(yīng)（GMR、AMR、SMR、Hall等）和磁場(chǎng)特性（U型電路、E型電路、磁集束、亥姆霍茲線圈磁場(chǎng)等）等多方面的內(nèi)容。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年，獲校大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 購買專利使用權(quán)；技術(shù)入股合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本教學(xué)儀器可以在各高等院校物理教學(xué)中以工科物理實(shí)驗(yàn)儀、理科物理實(shí)驗(yàn)儀、演示實(shí)驗(yàn)儀等形式出現(xiàn)。也可以在高中物理探究型實(shí)驗(yàn)中得到應(yīng)用。 其特點(diǎn)為：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合緊密；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，可以排出十多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)積極性和探索性，開展層次化教學(xué)。 如果能實(shí)現(xiàn)百余臺(tái)（套）的市場(chǎng)銷售，可以達(dá)到數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)效益。 本教學(xué)儀器在通過國家教委教學(xué)評(píng)估過程中，得到專家組的高度評(píng)價(jià)。本系列教學(xué)儀器已在學(xué)校理科、工科教學(xué)得到推廣應(yīng)用，獲得老師和同學(xué)的一致好評(píng)，并在北京航空航天大學(xué)等多所高等院校得到教學(xué)應(yīng)用或簽訂購買協(xié)議。
同類課題研究水平概述
- 通過廣泛的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在國內(nèi)外各高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于磁場(chǎng)與磁路特性進(jìn)行分析的實(shí)驗(yàn)少而又少，而與磁檢測(cè)技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)幾乎是空白，急需內(nèi)容新穎且與當(dāng)代科技發(fā)展相適應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)予以補(bǔ)充，彌補(bǔ)普通物理教學(xué)中磁場(chǎng)特性描述僅僅停留在文字上的缺憾。 通過調(diào)研，目前（與本套實(shí)驗(yàn)儀相比，研究時(shí)間先后未知）國內(nèi)已有同類霍爾效應(yīng)、巨磁電阻、各向異性磁電阻實(shí)驗(yàn)儀，雖然單項(xiàng)功能比之不如，但是我們的儀器操作更加簡便，成本更低，而且功能更加全面具體，有利于在高等院校物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行普及。 本項(xiàng)目結(jié)合學(xué)校傳感器技術(shù)梯隊(duì)在磁敏傳感器的科研成果，初步設(shè)計(jì)并開發(fā)出有關(guān)磁敏感元件、磁場(chǎng)特性分析的綜合實(shí)驗(yàn)儀。在我校通過國家教委教學(xué)評(píng)估過程中，得到專家組的高度評(píng)價(jià)，并提出有益的改進(jìn)建議。
