BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỖ DUY PHÚ
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ NHẠY CỦA CẢM BIẾN
TỪ TRƯỜNG DỰA TRÊN NGUYÊN LÝ SÓNG ÂM BỀ MẶT
CÓ KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU TỪ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỖ DUY PHÚ
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ NHẠY CỦA CẢM BIẾN
TỪ TRƯỜNG DỰA TRÊN NGUYÊN LÝ SÓNG ÂM BỀ MẶT
CÓ KẾT HỢP VỚI VẬT LIỆU TỪ
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. HOÀNG SĨ HỒNG
2. PGS.TS. LÊ VĂN VINH
Hà Nội - 2024
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu
của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng và PGS.TS Lê Văn Vinh.
Luận án được thực hiện hoàn toàn trong thời gian tôi là nghiên cứu sinh tại Đại học
Bách khoa Hà Nội. Các kết quả, số liệu trình bày trong luận án hoàn toàn trung thực
và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây. Các kết quả sử dụng
tham khảo từ các công trình đã được công bố đều được trích dẫn một cách rõ ràng và
theo đúng quy định. Tất cả những tham khảo trong luận án được trích dẫn và tham
chiếu đầy đủ.
Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 2024
Tập thể hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh
PGS.TS. Hoàng Sĩ Hồng PGS.TS. Lê Văn Vinh Đỗ Duy Phú
ii
LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu cải thiện độ nhạy của cảm biến từ
trường dựa trên nguyên lý sóng âm bề mặt có kết hợp với vật liệu từ”, nghiên cứu
sinh (NCS) đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện của Ban
Giám hiệu, tập thể lãnh đạo, ban đào tạo, các phòng ban chức năng, các cán bộ,
chuyên viên Đại học Bách khoa Hà Nội. NCS xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành
về sự quan tâm giúp đỡ đầy quý báu đó.
NCS cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Điện – Điện tử, Viện ITIMS,
nay là trường Vật liệu – Đại học Bách khoa Ha Nội, các nhà khoa học nơi tôi nghiên
cứu đã tạo điều kiện, giúp đỡ và luôn động viên trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thành luận án.
NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn những người đã trực
tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, theo sát và luôn động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện
nghiên cứu để tôi hoàn thành luận án này.
NCS xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo cơ quan nơi tôi công tác cùng các đồng
nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
NCS xin chân thành cảm ơn gia đình của tôi đã luôn động viên, khích lệ, tạo điều
kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận án
Đỗ Duy Phú
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CÁM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ ................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ................................................................................. xi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1. Tổng quan về cảm biến từ dạng sóng âm bề mặt ............................... 4
1.1. Tổng quan về cảm biến từ ................................................................................ 4
1.2. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 9
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 11
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................ 18
1.2.3. Thách thức của luận án ............................................................................ 19
1.3. Cơ sở lý thuyết sự hình thành sóng âm trong chất rắn ................................... 21
1.4. Các hiệu ứng và lựa chọn loại vật liệu ........................................................... 36
1.4.1. Hiệu ứng áp điện và lựa chọn vật liệu ..................................................... 36
1.4.2. Hiệu ứng từ giảo và lựa chọn vật liệu ...................................................... 38
1.4.3. Nguyên lý hình thành sóng âm bề mặt .................................................... 40
1.5. Các phương pháp mô phỏng .......................................................................... 42
1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn ................................................................. 42
1.5.2. Phương pháp động lực học phân tử ......................................................... 43
1.5.3. Phương pháp mô phỏng mô hình mạch tương đương ............................. 44
Kết luận Chương 1 ............................................................................................. 45
Chương 2. Lựa chọn cấu trúc và mô phỏng cải thiện độ nhạy cho cảm biến từ
SAW-MO ................................................................................................................. 47
2.1. Lựa chọn cấu trúc cảm biến SAW-MO ......................................................... 47
2.1.1. Lựa trọn cấu truc cơ sở ............................................................................ 47
2.1.2. Cấu trúc cảm biến SAW-MO .................................................................. 48
2.2. Mô hình mô phỏng FEM ................................................................................ 50
2.2.1. Xây dựng mô hình mô phỏng .................................................................. 50
2.2.2. Hiệu ứng delta-E, trường khử từ và phạm vi mô phỏng .......................... 52
2.3. Ảnh hưởng đế áp điện đến độ nhạy của cảm biến SAW-MO ........................ 55
2.3.1. Quá trình mô phỏng FEM ........................................................................ 55
2.3.2. Đáp ứng làm việc của cảm biến ............................................................... 60
