[發明專利]一種三軸磁通門探頭

有效

• 申請號: 200910169234.8
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101995559A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 張躍;曹晨嘯;胡剛
• 申請（專利權）人: 北京納特斯拉科技有限公司
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04;G01V3/40
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種磁通門探頭，特別是一種三軸磁通門探頭。

背景技術

目前的一種三軸磁通門探頭如US3800213A，由磁芯、骨架及測量線圈組成，其磁芯采用的是圓柱體結構，骨架采用的是兩個U型交叉相扣組成的一個圓柱體結構，將磁芯裝入該圓柱體骨架內，最后在圓柱體結構骨架的外側繞制X、Y、Z三軸測量線圈；還有一種三軸磁通門探頭如US005672967A，也是由磁芯、骨架及測量線圈組成，其內含三個獨立的磁芯，骨架采用正六面體結構，在正六面體結構骨架的外側繞制X、Y、Z三軸測量線圈。

專利US3800213A發明的磁芯采用的是圓柱體結構，造成磁芯在X、Y、Z三個軸空間不對稱；骨架采用的是兩個U型交叉相扣組成的一個圓柱體結構，磁芯在骨架內不能更好的固定。

專利US005672967A發明的磁芯采用的是三個獨立的磁芯，磁芯沿三個測量線圈的空間位置不對稱，故測量梯度的能力不強，測量磁場的X、Y、Z分量時相互干擾；骨架采用的是正六面體結構，占用儀器艙的體積大。

發明內容

本發明目的在于提供一種三軸磁通門探頭，解決三軸磁通門探頭的三個軸靈敏度不一致、測量梯度能力不強、測量磁場的X、Y、Z分量時相互干擾的問題。

一種三軸磁通門探頭，包括磁芯、測量線圈，還包括測量骨架；其中測量骨架為雙六面體結構，形成X軸、Y軸及Z軸，分別在X軸、Y軸及Z軸上繞制測量線圈；測量骨架中心有一個十字型的內腔，用于裝置磁芯；磁芯為十字型骨架結構，由兩個環正交構成，兩環形狀相同，環為圓環或正多邊形環；磁芯與測量骨架形成的X軸、Y軸、Z軸三軸結構空間對稱且同軸；磁芯骨架由無磁材料所制，導磁合金帶繞制在磁芯骨架外層或導磁材料覆涂在磁芯骨架外層，激勵線圈繞制在導磁合金帶外層或導磁材料覆涂層外；磁芯骨架還可以由導磁材料所制，激勵線圈繞制在磁芯骨架上。激勵線圈、測量線圈的引線均焊接在三軸磁通門探頭端面的印刷電路接線板的焊盤上。

一種三軸磁通門探頭，激勵線圈在激勵電壓的作用下，將會使磁芯的導磁率產生兩種變化狀態，高導磁狀態和飽和狀態。在地球磁場中，高導磁狀態下磁芯的導磁率提高數千倍，測量線圈內的磁通密度大，而測量線圈外的磁通密度小；飽和狀態下磁芯的導磁率接近空氣的導磁率，測量線圈內外磁通密度相等。測量線圈內外磁通密度的變化會產生測量線圈內外的磁通量變化，測量線圈內外磁通量的變化會在測量線圈的兩端產生感應電壓。在激勵電壓的一個周期內，測量線圈共產生四個感應電壓，該電壓的幅值取決于磁場強度。經過相敏整流電路處理后變成一個直流電壓，反饋電路再給測量線圈加一個反饋電流。該反饋電流使測量線圈產生一個磁場，抵消地球磁場。地球磁場抵消后，該直流電壓變成零伏，通過測量反饋電流的大小來測量出地球磁場分量。

本發明的三軸磁通門探頭，三軸一體且共用一個磁芯，占用儀器艙的尺寸小，靈敏度高，精度好，且具有三軸對稱性。精確地測量地球磁場的三個分量，在磁場梯度比較大的情況下，用它測量磁場分布的數據方便準確。測量骨架的圓柱體結構，既適用于平面的安裝和定位，又適應于圓柱孔中的安裝和定位，保證了安裝的精度，同時使磁通門容易標定。

附圖說明

圖1是一種三軸磁通門探頭結構示意圖；

圖2是一種三軸磁通門探頭帶激勵線圈的磁芯；

圖3是一種三軸磁通門探頭帶激勵線圈的磁芯裝入測量骨架中。

1.磁芯骨架?2.導磁合金帶?3.磁芯?4.激勵線圈?5.測量骨架?6.測量線圈

具體實施方式

一種三軸磁通門探頭，包括磁芯3、測量線圈6，還包括測量骨架5。其中測量骨架5為雙六面體結構，形成X軸、Y軸及Z軸，測量骨架5中心有一個十字型的內腔，用于裝置磁芯3。磁芯3為十字型骨架結構，由兩個圓環正交構成，磁芯骨架1由無磁材料所制，導磁合金帶2繞制在磁芯骨架1外層，激勵線圈4繞制在導磁合金帶2外層。在測量骨架5繞制測量線圈6；磁芯3與測量骨架5形成的X軸、Y軸、Z軸三軸結構空間對稱且同軸；激勵線圈4、測量線圈6的引線均焊接在三軸磁通門探頭端面的印刷電路接線板的焊盤上。

激勵線圈4在激勵電壓的作用下，將會使磁芯3的導磁率產生兩種變化狀態，高導磁狀態和飽和狀態。在地球磁場中，高導磁狀態下磁芯3的導磁率提高數千倍，測量線圈6內的磁通密度大，而測量線圈6外的磁通密度小；飽和狀態下磁芯3的導磁率接近空氣的導磁率，測量線圈6內外磁通密度相等。測量線圈6內外磁通密度的變化會產生測量線圈6內外的磁通量變化，測量線圈6內外磁通量的變化會在測量線圈6的兩端產生感應電壓。在激勵電壓的一個周期內，測量線圈6共產生四個感應電壓，該電壓的幅值取決于磁場強度。經過相敏整流電路處理后變成一個直流電壓，反饋電路再給測量線圈6加一個反饋電流。該反饋電流使測量線圈6產生一個磁場，抵消地球磁場。地球磁場抵消后，該直流電壓變成零伏，通過測量反饋電流的大小來測量出地球磁場分量。