基于钴基巨磁阻抗(Giant Magneto Impedance,GMI)效应的磁传感器因其灵敏度高、响应速度快、功耗低、体积小、激励方式简单等优点,在地质资源勘探、地磁导航定位、无损探伤检测等领域具有广阔的应用前景。利用三个相互垂直的钴基GMI磁传感器,可对磁场大小和方向进行矢量测量。但对钴基GMI磁传感器进行三维集成时,Z轴磁传感器的引入会增加集成器件的体积。本文针对该问题,提出一种基于钴基GMI效应的平面三轴磁传感器,即利用集磁器将Z轴磁场引至XY平面,通过X轴或Y轴磁传感器对其进行测量。该方法避免了安装Z轴磁传感器,故不仅能减小三轴钴基GMI磁传感器的体积,还可降低Z轴磁传感器的垂直安装误差。本文的主要研究内容如下:(1)制备和测试了单轴钴基GMI磁敏元件,钴基材料选用德国VAC公司生产的VITROVAC 6025Z钴基非晶薄带,该材料具有高磁导率、低矫顽力和近零磁致伸缩系数的优点。钴基非晶薄带长21mm、宽3mm、厚0.025mm,利用矢量网络分析仪对该单轴钴基GMI磁敏元件进行了测试,在激励电流频率为5MHz时,GMI效应达到51%。(2)设计了平面三轴钴基GMI磁敏元件,器件结构从上至下为:环形集磁器、十字型钴基非晶薄带和正八边形平面偏置线圈。其中,偏置线圈在两侧钴基非晶薄带产生反向磁场,目的是提高GMI磁敏元件的线性范围和灵敏度;静磁学有限元分析结果表明,X(Y)轴和Z轴磁场在集磁器作用下,在两侧钴基非晶薄带会产生不同分布,相对于偏置磁场方向,引导后的X(Y)轴磁场呈反向分布,而引导后的Z轴磁场呈同向分布。这说明采用差分及求和方法可分别提取X(Y)轴及Z轴磁场信号,本文通过电磁学仿真分析和磁敏元件测试,均对该方法的可行性进行了证实。(3)设计了钴基GMI磁传感器驱动电路,主要模块包括:基于DDS的信号激励电路、基于Howland的V-I转换电路、前置放大电路、基于模拟乘法器的相敏检波电路、二阶巴特沃斯低通滤波电路和差分放大电路。对上述电路模块进行了理论分析和功能测试,结果表明模块功能正常、符合设计需求。(4)建立了平面三轴GMI磁传感器测试系统,利用LabVIEW软件开发了GMI磁传感器V-H曲线自动测试平台,并对研制的平面三轴钴基GMI磁传感器进行了性能测试,结果表明:X轴磁传感器的灵敏度为3.814 V/Oe、测量范围为-1.6 Oe~+1.6Oe、量程为3.2 Oe、线性度为1.096%,本底噪声为1.163 nT/√@1Hz;Z轴磁传感器的灵敏度为0.308 V/Oe、测量范围为-14 Oe~+14 Oe、量程为28 Oe、线性度为3.309%,本底噪声为14.396 nT/√@1Hz。