[發(fā)明專利]振動和磁場雙重傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310199309.3
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104180849B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉樂杰;彭春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京嘉岳同樂極電子有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種震動監(jiān)測及磁變監(jiān)測的振動和磁場雙重傳感器，結(jié)構(gòu)簡單、精度高、適用性廣。

背景技術(shù)

磁傳感器是把磁場、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等引起敏感元件磁性能的變化轉(zhuǎn)換成電信號，以這種方式來檢測相應(yīng)物理量的器件，而在生活中很多地方都需要用到磁傳感器，比如說電腦硬盤、指南針、家用電器、車輛等等，在這些領(lǐng)域需要用磁傳感器做電流傳感、角度傳感、齒輪傳感、太空環(huán)境測量等待。綜上，由于被檢測信號的強(qiáng)度越來越弱，這就需要磁性傳感器靈敏度得到極大提高，目前的磁傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢主要在于提高靈敏度。

然而，現(xiàn)有的磁傳感器，例如專利US20090195243公開的磁傳感器，通過懸臂梁的左右擺動帶動磁鐵的移動，產(chǎn)生變化磁場,通過巨磁阻（GMR，Giant?Magneto?Resistive）感應(yīng)此變化，從而輸出差分信號，由于所述懸臂梁的共振頻率高，容易限制影響磁傳感器的其靈敏度，如果為了提高靈敏度而將懸臂梁做得太細(xì)以降低其共振頻率，則易發(fā)生變形，同時也會不可避免的造成懸臂梁的扭曲形變，帶來檢測誤差，而且上述磁傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配困難且成本高。再者，此磁傳感器僅能檢測磁變化，適用性小。

故，急需一種可解決上述問題的結(jié)構(gòu)簡單、精度高的磁傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種振動和磁場雙重傳感器，該振動和磁場雙重傳感器可檢測振動信號和磁變信號、檢測靈敏度高且適用性廣。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明揭露了一種振動和磁場雙重傳感器，基座、振動傳感部、磁傳感部、振動傳感部焊針和磁傳感部導(dǎo)電焊針，所述基座呈中空結(jié)構(gòu)；振動傳感部包括彈性板、安裝于所述彈性板上的壓電片和磁性振子，所述彈性板的周沿支撐于所述基座上，所述中空結(jié)構(gòu)為所述彈性板提供運動空間，受到震動時所述彈性板沿垂直所述彈性板的方向運動，以使所述磁性振子提供變化的磁場、所述壓電片因變形產(chǎn)生振動信號；振動傳感部導(dǎo)電焊針安裝于所述基座上并與所述壓電片電連接以輸出所述振動信號；所述磁傳感部用于感應(yīng)變化的磁場并產(chǎn)生差分信號；磁傳感部導(dǎo)電焊針安裝于所述基座上并與所述磁敏感芯片電連接以輸出所述差分信號。

本發(fā)明受到震動時所述彈性板帶動所述磁性振子沿垂直所述彈性板的方向運動，所述壓電片因變形輸出電壓信號同時，所述磁敏感芯片感應(yīng)所述磁性振子運動引起的磁性變化而輸出差分電壓信號，兩種輸出均可反應(yīng)環(huán)境振動變化，在無振動發(fā)生時,即振動感應(yīng)部無輸出時，所述磁傳感部依然可依據(jù)是否有輸出來判斷環(huán)境磁場是否發(fā)生變化，因而具有雙重功能，可進(jìn)行振動和磁變雙重檢測功能，適用性廣。再者與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述彈性板沿其軸向振動，共振頻率低，彈性系數(shù)小，對微小振動也十分靈敏，檢測靈敏度高且結(jié)構(gòu)簡單成本低。

較佳地，所述磁性振子位于所述彈性板的中心處。

較佳地，所述磁傳感部包括安裝于所述基座上的PCB板和安裝于所述PCB板上的磁感應(yīng)芯片，所述磁感應(yīng)芯片的磁敏感方向與所述磁性振子的磁場方向平行。

具體地，所述磁感應(yīng)芯片包括各向異性磁阻AMR磁感應(yīng)芯片、巨磁阻GMR磁感應(yīng)芯片、隧道磁阻TMR磁感應(yīng)芯片、霍爾HALL效應(yīng)磁敏感芯片或巨霍爾HALL效應(yīng)磁敏感芯片。

具體地，所述磁感應(yīng)部包括至少兩段磁敏感膜，兩所述磁敏感膜沿水平或者豎直方向并行排列并通過所述PCB板電連接成惠斯通電橋。

具體地，所述中空結(jié)構(gòu)為開設(shè)于所述基座上的柱形孔，所述彈性板安裝于所述柱形孔的一端開口處，所述PCB板安裝于所述柱形孔的另一端開口處，結(jié)構(gòu)簡單、便于組裝。

較佳地，所述彈性板與所述PCB板相對布設(shè)，進(jìn)一步增加所述PCB板上磁敏感芯片感應(yīng)磁場變化的靈敏度。

較佳地，所述磁性振子包括連接體和至少一磁鐵塊，所述連接體連接于所述彈性板和磁鐵塊之間，使得所述磁鐵塊的大小不受彈性板大小的限制。

較佳地，所述彈性板呈薄片狀，具有中心活動區(qū)、環(huán)繞所述中心活動區(qū)的至少一個彈性臂以及環(huán)繞所述彈性臂的外沿支撐部，所述中心活動區(qū)、彈性臂及外沿支撐部之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的中心活動區(qū)、彈性臂及外沿支撐部，所述彈性板的外沿支撐部安裝于所述基座上。具體地，所述彈性臂有若干個，相鄰的彈性臂之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的彈性臂。具體地，相鄰間隙中的支撐橋沿所述中心活動區(qū)交錯分布。具體地，所述壓電片的內(nèi)沿位于所述彈性板的中心活動區(qū)，所述壓電片的外沿位于所述彈性板的外沿支撐部。