[發明專利]組合式磁場傳感器及微弱磁場測量裝置

有效

• 申請號: 201310176388.6
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103308872A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 葉曉靖;張偉新
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及磁場測量領域，是對使用霍爾傳感器的測量裝置的改進。

背景技術

霍爾效應磁傳感器在磁場測量中轉換速率高，線性響應好，既可以用于測量恒定磁場也可以用于測量交變磁場。但在小于1mT的弱磁場中，霍爾傳感器輸出的信號也很弱，極容易湮沒在測量系統的干擾和噪聲中。若要得到較大的輸出信號，需要增加工作電流，但此舉會影響霍爾元件的熱性能。因此，應用普通霍爾效應磁傳感器難以測量微弱磁場。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種組合式磁場傳感器，還提供一種微弱磁場測量裝置。

本發明的技術方案如下：

組合式磁場傳感器，包括霍爾片，其特征在于，還包括軟磁材料棒，霍爾片的法向與軟磁材料棒的軸向同向。

進一步的，霍爾片固定于軟磁材料棒的一端，霍爾片與軟磁材料棒電絕緣。

進一步的，還包括另一軟磁材料棒，該兩根軟磁材料棒共軸，霍爾片設置在兩根軟磁材料棒之間，霍爾片與兩根軟磁材料棒都電絕緣。

微弱磁場測量裝置，上述的組合式磁場傳感器，還包括與霍爾片電連接的霍爾片電源，與霍爾片電連接的輸出電信號放大電路。

進一步的，所述的微弱磁場測量裝置還包括用于軟磁材料棒退磁的退磁裝置。進一步的，所述退磁裝置包括外套于軟磁材料棒的線圈及與線圈相連的交流退磁電路。

進一步的，所述的微弱磁場測量裝置，還包括與輸出電信號放大電路電連接的磁場強度顯示模塊。進一步的，還包括與輸出電信號放大電路電連接的輸出接口電路。

本發明將霍爾片與較大長徑比的棒狀軟磁材料配合使用，使霍爾片的工作面與棒的軸向垂直，也即霍爾片的法向與軟磁材料棒的軸向同向。由于軟磁材料具有比空氣高的磁導率，則當存在外部磁場時，只要磁場方向在棒的軸向上的分量不為零，進入霍爾片的工作面的磁通將比不采用此裝置時更多。采用此設計，可提高相同被測磁場大小時霍爾片的輸出信號強度，改善探測性能。其工作原理解釋如下。

一個棒狀磁體軸向水平放置于磁場方向，受到方向從左到右的磁場磁化以后，在磁體的右端出現北極N，左端出現南極S。磁力線從N出發，終止于S。在磁體內部，磁力線從N到S，起著退磁的作用，稱為退磁場。退磁場在兩個極面處最大，在磁棒中心最小。

由于磁性材料的磁化狀態要受到退磁場的影響，設外加磁場為H₀。由于材料受到退磁場H_d的作用，作用于材料的有效磁場Hs為

H_s=H_o+H_d

磁體的退磁場H_d與磁化強度Ms成正比，N為退磁因子，決定于磁體的形狀。

Hd=-NMs=-NJμ0]]>

一般情況下，退磁場Hd或退磁因子N沿磁體長度改變，越靠近兩端，退磁效應越強。

磁棒中心截面上的磁感應強度Be通常用下式表示，J為磁棒中心處的本征磁感應強度。

Be=μ0H+J+μ0Hd]]>