[實用新型]無磁全密封三軸磁通門磁力儀

有效

• 申請號: 201320608774.3
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN203745624U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 林原;曹晨嘯;王曉瑞;張躍;關宗瑞
• 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
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種磁力儀，特別涉及一種無磁全密封三軸磁通門磁力儀。

背景技術

磁通門磁力儀是在第二次世界大戰中為了從飛機上探測敵方潛艇而發展起來的，已在地磁臺以及陸地磁測、航空磁測、衛星磁測等方面得到廣泛應用。其一般由磁通門探頭組合而成，每一個磁通門探頭能獨立地探知某一方向上地磁場的強度，把三個探頭相互垂直地組合在一起，即可同時測出地磁場強度的三個分量。

現有技術中，有關三軸磁通門磁力儀的專利技術有較多，較有代表性的專利技術有:如專利CN200710063635.6的中國發明型專利《一種隱式結構微型慣性測量單元》，按照一定垂直度、平面度和光潔度的要求，采用合成陶瓷材料加工一正方體基座。利用具有一定光潔度的合成陶瓷材料表面可電鍍電路的特點，根據加速度計、陀螺儀的封裝、電路原理圖及安裝要求，在基座表面電鍍電路并附著焊盤。這種陶瓷材料首先成本較高，其次，該封裝結構不是無磁，也不是全密封結構，各個零件膨脹系數不等，導致溫度建模的重復性不好。諸如此類的專利技術還有很多，但其普通存在著一些不足，比如結構非密封，外形空間體積較大，耐環境能力弱，測量時易受干擾，難以對空間一個點的磁場的三個分量進行同步精度測量，溫度建模的重復性差等不足。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，研制了膨脹系數相等的無磁性合金和封接玻璃，提供一種一體化無磁全封裝，能在較寬的溫度范圍內顯示出卓越的溫度建模重復性的無磁全密封三軸磁通門磁力儀。

本發明的目的是通過以下措施來實現的:一種無磁全密封三軸磁通門磁力儀，包括殼體、全密封腔體、測量線圈和磁芯，所述全密封腔體上通過玻璃燒結有多個焊針;所述全密封腔體、焊針和殼體均由與玻璃膨脹系數相等的無磁性合金材料制作而成。

進一步的，所述測量線圈包括三個正交的測量線圈，即X軸測量線圈、Y軸測量線圈和Z軸測量線圈，構成XYZ三個測量軸;所述三個測量線圈的中心設置有一個共用的磁芯，構成三軸磁通門;所述全密封腔體內還一體化封裝有激勵電路和測量電路;所述X軸測量線圈、Y軸測量線圈、Z軸測量線圈、磁芯和電路都在全密封腔內，他們的連接線采用玻璃絕緣的焊針對外引出。

進一步的，所述測量線圈的骨架也采用與玻璃膨脹系數相等的無磁性合金材料制作而成，所述骨架上繞制坡莫合金帶和繞組。

一種用于無磁全密封三軸磁通門磁力儀的安裝方法，包括如下安裝步驟:第一步，安裝三軸磁通門磁力儀的X軸測量線圈、Y軸測量線圈、Z軸測量線圈、磁芯和電路;第二步，安裝X軸加速度計、Y軸加速度計、Z軸加速度計和其加速度計控制電路;第三步，安裝X軸陀螺儀、Y軸陀螺儀、Z軸陀螺儀和其陀螺儀電路;第四步，安裝其他模擬電壓輸出傳感器或頻率輸出的傳感器;第五步，安裝數字模擬電路、溫度傳感器、微處理器、存儲器及接口電路;第六步安裝電源變換電路或功率放大電路;最后將無磁全密封殼體和上蓋用激光焊接，構成一個完整的航姿參考系統或慣導測量系統或運動控制系統。

在本發明中，所述三個測量軸對應連有三個測量電路，每個軸的測量電路對該軸測量線圈輸出的四個感應電壓脈沖進行交流放大和相敏整流及濾波，濾波后的電壓給積分器，積分后的電壓再加給該軸測量線圈產生反饋電流，使該軸測量線圈產生的磁場完全抵消該軸的磁場分量。同時，由納米非晶材料制成的磁芯，其磁滯電流極小，初始導磁率極高，導磁狀態向飽和狀態躍變時間短，四個感應電壓脈沖寬度窄、峰值高、脈沖無粘連，便于全波相敏整流，很好地提高了開環靈敏度。將測量線圈、磁芯和電路進行一體化封裝，其中電路由SOI工藝制造的集成芯片和高溫阻容元件組成，使得本發明可以在-50℃至+210℃的環境中工作。振蕩器及放大驅動電路組成的激勵電路給磁芯提供激勵電流;由放大電路、相敏整流和濾波、積分電路和反饋電阻組成的測量電路用于每個軸的測量，共三路，使三個軸的磁場分量為零，三路反饋電流精確對應三個軸的磁場分量。所述全密封腔體和焊針均由膨脹系數相等的無磁性合金材料制作而成，各個零件的膨脹系數相等，在很寬的溫度范圍內，三軸磁通門磁力儀處在零應力狀態，從而顯示出卓越的溫度建模重復性。多個焊針用于電源、電機或電磁鐵的功率接線;多個焊針用于編程和開發的數字信號接線;多個焊針用于連接其他數字模塊的通訊的數字接線;省去了多個殼體和連接，大大減小尺寸，降低成本，減少電連接次數和全密封又提高了可靠性。

相對于現有技術，本發明具有如下顯著優點:

(1)研制了膨脹系數相等的無磁性合金和封接玻璃，以及無磁性全密封玻璃封接技術，從而實現一體化和微型化。