[實用新型]弱磁感應器

有效

• 申請號: 201320584317.5
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203443919U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 劉書成;楊杰
• 申請（專利權）人: 劉書成;楊杰
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G05B19/042
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭乃鳳

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，特別是涉及一種弱磁感應器，可廣泛應用于以弱磁為檢測對象的磁探測領域。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展和國民安全意識的提高，由金屬構件瑕疵和損傷帶來的安全性問題越來越受到產品使用者的重視，而金屬構件的損傷無法用肉眼來識別，傳統檢測方法主要采用主動方式探傷，比如超聲波探傷，此種方式靈敏度較低，被測響應信號噪聲較大，導致測量誤差較大，無法識別金屬的細微損傷。

弱磁感應器廣泛應用于以弱磁為檢測對象的磁探測領域，在精密遙感定位、交通工具探測和鐵磁型構件探傷技術皆有廣泛應用。目前，弱磁測量技術已深入到工業、農業、國防、生物、醫學和航空航天等各個領域。

弱磁感應器以非晶金屬作為電感磁芯，應用非晶金屬在外界磁場作用下極易飽和及在臨界飽和狀態下具有較大變化磁導率特性，線圈電感在被測磁場感應下其電感量會有較大變化，將此電感與外圍電路配合組成串聯諧振電路，當有電感軸向的外界磁場變化時，電感量會急劇變化，直接導致電容端電壓信號幅值的劇烈變化，即將外界磁場轉化為電信號，從而有效探知外界磁場的變化。

實用新型內容

本實用新型根據金屬構件在空間上表現出固定磁場的特性，設計出一種被動弱磁感應器，能有效感應出金屬構件因瑕疵和損傷表現出的特性弱磁場。

本實用新型所采用的技術方案：

一種弱磁感應器，含有電源模塊、驅動模塊、諧振平衡電路和半波整流放大電路，電源模塊為弱磁感應器提供工作所需的電壓，所述驅動模塊采用ALTERA公司的以CPLD為核心的任意一種可編程邏輯器件，通過軟件編程對晶振進行分頻得到方波信號，作為RLC串聯諧振電路工作所需的驅動信號，諧振平衡電路由RLC串聯諧振電路和磁驅動平衡電感組成，所述諧振平衡電路輸出端連接半波整流放大電路，通過半波整流放大電路輸出磁感應信號。

所述的弱磁感應器，電源模塊由同步降壓轉換器QX3406、高頻開關電容電壓轉換器TC1221和外圍無源元件組成，為弱磁感應器提供工作所需的電壓+3.3V和-3.3V。

所述的弱磁感應器，半波整流放大電路包括一個跟隨器和一個集成運算放大器，諧振平衡電路輸出諧振信號通過跟隨器接入集成運算放大器，通過集成運算放大器輸出磁感應信號。

所述的弱磁感應器，諧振平衡電路中RLC串聯諧振電路的電感L1和磁驅動平衡電感L2皆由以非晶金屬作為磁芯的電感線圈組成，L1和L2裝配時軸心平行，間距為3mm～5mm，為降低L1對L2的互感影響，L2線圈匝數要遠遠大于L1線圈匝數，L2非晶金屬磁芯數量也要遠遠多于L1線圈磁芯，理論數據參數由公式?????????????????????????????????????????????????確定，式中，L-線圈電感，μ-磁導率，n-單位長度匝數，τ-線圈體積。

本實用新型的有益積極效果：

1、本實用新型弱磁感應器，設計科學合理，靈敏度高，能有效感應出金屬構件因瑕疵和損傷表現出的特性弱磁場。驅動模塊采用ALTERA公司的以CPLD為核心器件，型號為EPM3032ALC44的集成電路，應用CPLD的目的就是可以靈活配置參數，改變驅動信號頻率。一旦弱磁感應器定型后，也可由分立元件如計數器或D觸發器得到驅動頻率信號，這樣可以弱磁感應器的功耗和體積，利于弱磁感應器的小型化。

2、本實用新型弱磁感應器，電源模塊由同步降壓轉換器QX3406、高頻開關電容電壓轉換器TC1221和外圍無源元件組成,該電源模塊能夠在外界較寬電壓輸入范圍內（2.5V～5.5V）為弱磁感應器提供工作所需的電壓+3.3V和-3.3V，它具有較高的電源能量轉換效率，能有效降低外界供電系統的功耗，使該感應器便于在任何設備儀器上實用，尤其利于在便攜式儀器系統中的應用。

3、本實用新型弱磁感應器，結構簡單，設計合理，具有功耗低，集成度高，體積小、靈敏度高的特點。

附圖說明

圖1：本實用新型弱磁感應器原理框圖；

圖2：本實用新型弱磁感應器電源模塊電路原理圖；

圖3：本實用新型弱磁感應器諧振電感結構原理圖；

圖4：本實用新型弱磁感應器驅動電路原理圖；

圖5：本實用新型弱磁感應器半波整流放大電路原理圖。

具體實施方式