O Sensor de Campo Magnético Baseado no Efeito de Magnetoimpedância Gigante
Por: jlcosta42 • 12/9/2018 • Projeto de pesquisa • 3.402 Palavras (14 Páginas) • 240 Visualizações
UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO[pic 1]
ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO
RELATÓRIO FINAL
INICIAÇÃO CIENTÍFICA
(Março de 2016 a Fevereiro de 2017)
Aluno: José Lucas dos Santos Costa
Orientador: Gilvânia Lúcia da Silva Vilela
Recife, 30 de Novembro de 2016
IDENTIFICAÇÃO
Nome do Orientador: | Gilvânia Lúcia da Silva Vilela |
Nome do Aluno: | José Lucas dos Santos Costa |
Área/Sub-área do projeto: | Física / Magnetismo e Materiais Magnéticos |
Título do projeto: | Sensor de campo magnético baseado no efeito de magnetoimpedância gigante |
Título do subprojeto: | Simulação Micromagnética de Elementos Sensores Baseados no Efeito da Magnetoimpedância Gigante |
RESUMO DO TRABALHO
Este projeto tem como objetivo o estudo de sensores magnéticos baseados no efeito da magnetoimpedância gigante (GMI) para aplicação central na biomedicina. Dentre as vantagens desses sensores, destacamos: alta sensibilidade, baixo custo de fabricação e não-invasividade. Desse modo, foi preciso uma análise das propriedades das diferentes configurações de composição e geometria dos sensores estudados. O material magnético utilizado na fabricação destes sensores foi o permalloy e a geometria é de uma fita no formato de meandro. O permalloy foi escolhido por ser magneticamente mole, o que maximiza o efeito GMI, além de ser de fácil obtenção. Por sua vez, o formato de meandro permite a compactação da fita magnética numa pequena área, tornando o sensor mais aplicável. O simulador OOMMF é utilizado para o estudo das diferentes composições de elementos sensores, seguindo-se, assim, com testes para diferentes variáveis dimensionais. Nesse sentido, a metodologia de pesquisa adotada será, em princípio, comparativa. Logo, a partir do software utilizado, necessitamos de um estudo dos diferentes ciclos de histerese em fitas de material ferromagnético, uma vez que, quanto mais estreita a curva de histerese, mais mole é a amostra magnética e mais adequada para a fabricação de elementos sensores, o que permite uma catalogação do comportamento magnético das diferentes configurações testadas. Dessa forma, estudamos inicialmente fitas simples de permalloy, com o intuito de aprofundarmos nosso conhecimento no uso das várias ferramentas de simulação disponíveis no OOMMF. O comprimento, largura e espessura das fitas são fatores que influenciam diretamente no seu comportamento magnético, e essas diferenças podem ser observadas nas curvas de magnetização (histerese) e curvas de energia obtidas via simulação. Nos passos seguintes, estudaremos estruturas mais complexas no formato de meandro e elementos sensores compostos por outros materiais e ligas magnéticas moles.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 5
2. OBJETIVOS 7
2.1. Gerais 7
2.2. Específicos 7
3. METODOLOGIA DO TRABALHO 8
3.1. Ferromagnetismo 8
3.2. Efeito da Magnetoimpedância Gigante (GMI) 9
3.3. Curvas de Histerese da Magnetização 10
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 12
4.1. Sobre o processo de simulação micromagnética no OOMMF 12
4.2. Curvas de magnetização ao longo dos eixos fácil e duro para um fio de Permalloy 13
4.3. Curvas de magnetização ao longo do eixo duro para um meandro de Permalloy 14
5. CONCLUSÕES 15
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 16
7. DIFICULDADES ENCONTRADAS 17
8. ATIVIDADES PARALELAS DESENVOLVIDAS PELO BOLSISTA 18
9. DATA E ASSINATURA DO BOLSISTA E DO ORIENTADOR 19
INTRODUÇÃO
A magnetoimpedância gigante (GMI) [1-6] é caracterizada por uma grande variação na impedância de condutores ferromagnéticos leves de ligas amorfas, que ocorre sobre a aplicação de uma corrente elétrica alternada (AC) na presença de um campo magnético externo DC. Fundamentalmente, a GMI resulta da grande variação no comprimento de penetração da onda eletromagnética no condutor, depende também da amplitude e frequência da corrente elétrica aplicada, da permeabilidade magnética transversal, da resistividade do condutor e de fatores geométricos da amostra. Como a magnetoimpedância é bastante sensível a variações pequenas de campo magnético, é possível fabricar sensores com base neste efeito. O funcionamento é tal, que quando o sensor estiver sujeito a um campo magnético externo, campo este que desejamos medir, a sua impedância sofrerá uma variação apreciável. Esses sensores apresentam alta estabilidade e podem ser fabricados em tamanho reduzido para aplicações em diversos campos da engenharia e em metrologia médica. Exemplo desse tipo de aplicação é o uso de sensores GMI para detecção do vírus HPV [7].
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