[發明專利]傳感器本體及其應用的感應式三軸磁場傳感器

有效

• 申請號: 201310415055.4
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103472409A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 朱萬華;閆彬;劉雷松;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種傳感器本體，其特征在于，包括：

磁芯結構，縱剖面呈工字型，中間部分為細長棒狀的磁芯，兩端部分為扁平狀磁通量聚焦器；

感應線圈，均勻纏繞于所述磁芯結構中間部分的外圍。

2.根據權利要求1所述的傳感器本體，其特征在于，所述磁芯結構中：所述中間部分呈細長圓柱形；所述兩端部分呈平圓柱狀。

3.根據權利要求2所述的傳感器本體，其特征在于，所述磁芯結構中，磁通量聚焦器直徑與中間部分直徑的比例介于2：1～10：1之間，磁通聚集器長度與中間部分長度的比例介于1：1～1：5之間。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的傳感器本體，其特征在于，還包括：

骨架，設置于磁芯結構所述中間部分的外圍與所述兩側部分的內側，所述感應線圈纏繞于磁芯結構中間部分外圍的骨架上。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的傳感器本體，其特征在于，所述磁芯結構的材料為軟磁鐵氧體材料。

6.一種感應式三軸磁場傳感器，其特征在于，包括：

傳感器本體模塊，包括探測方向兩兩垂直的三支如權利要求1所述的傳感器本體；

三組斬波放大電路，分別對三支傳感器本體感應線圈輸出的信號通過斬波方式進行幅度增強。

7.根據權利要求6所述的感應式三軸磁場傳感器，其特征在于，

匹配網絡模塊，用于對感應線圈輸出諧振點進行補償，消除諧振尖峰，平滑諧振點處阻抗；

調制模塊用于采用預設頻率的方波信號將匹配網絡模塊輸出的信號調制至高頻，從而實現斬波信號；

電流放大模塊，采用運算放大器或者對管放大器對調制模塊輸出的斬波信號進行低噪聲電流放大；

解調模塊，采用與調制完全一致的電路結構，將電流放大模塊輸出信號中的有用信號解調至低頻，從而電流放大模塊中運算放大器或對管放大器引入的1／f噪聲被調制到高頻；以及

濾波模塊，將調制解調帶來的高頻信號濾掉，保留有用信號。

8.根據權利要求7所述的感應式三軸磁場傳感器，其特征在于，所述匹配網絡模塊中：從感應線圈輸出的感應信號通過第一電阻(R1)串聯接地；并且該感應線圈輸出的感應信號經過第二電阻(R2)和第一電感(L1)的并聯電路后作為匹配網絡模塊的輸出V_in。

9.根據權利要求7所述的感應式三軸磁場傳感器，其特征在于：

所述調制模塊采用CMOS模擬開關芯片ADG413(U1)實現，其各管腳設置如下：管腳1、管腳8、管腳9、管腳16連接時鐘信號CLK；管腳3和管腳11連接匹配網絡模塊輸出的正信號V_in；管腳6、管腳14連接信號地；管腳2、管腳15為信號輸出正，管腳7、管腳10號為信號輸出負，分別連接放大模塊的輸入端V_m1和V_m2；管腳12連接邏輯電壓值VL；管腳13連接供電的正電壓VCC；

所述解調模塊與調制模塊對稱，采用ADG413(U4)實現，其各管腳設置如下：管腳3和14分別接入來自放大模塊的信號V_ma1和信號V_ma2；管腳1和管腳16同時接CLK信號；管腳4接電源負VSS信號；管腳5接GND信號；管腳12接VL；管腳13接電源正VCC；管腳2和管腳15分別串聯第十三電阻(R13)和第十四電阻(R14)后短接，為該解調模塊的輸出V_dm。

10.根據權利要求7所述的感應式三軸磁場傳感器，其特征在于，所述解調模塊的輸出V_dm通過第七電容(C7)接地；所述濾波模塊采用MAX4101ESA(U5)實現，其各管腳設置如下：

管腳3作為輸入正，通過第十六電阻(R16)接地；

管腳2作為輸入負，通過第十五電阻(R15)連接至所述解調模塊的輸出V_dm；

管腳6通過第八電容(C8)和第十七電阻(R17)的并聯電路連接到管腳2；

管腳7接電源正VCC；

管腳4接電源負VSS；

管腳6為本解調模塊的輸出信號，即為斬波放大電路的信號輸出端V_out。