[實用新型]基于非晶絲多芯式正交磁通門傳感器

有效

• 申請號: 201520083041.1
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN204462359U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 王曉美;滕云田;馬潔美;李琪;范曉勇;李彩華;胡星星
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種弱磁場檢測裝置，尤其涉及一種利用非晶絲磁敏材料作為磁芯的正交磁通門效應磁傳感器。

背景技術

磁通門傳感器的工作原理是基于磁芯材料的非線性磁化效應，其通常分為平行磁通門傳感器和正交磁通門傳感器。二者在交變激勵信號的磁化作用下，磁芯的導磁特性發生周期性飽和與非飽和變化，使得纏繞在磁芯上的感應線圈感應輸出與外磁場成正比的調制信號，通過特定檢測裝置的檢測，最終提取出被測外磁場信息。

正交磁通門傳感器產生于上世紀四十年代，在二十世紀七十年代正交磁通門技術迅速發展，由于其噪聲等關鍵性指標不及平行磁通門傳感器，隨后被遺忘了二十多年。近年來，隨著新材料和新技術的應用，同時，軟磁材料制備技術和集成電路工藝的日益成熟，正交磁通門傳感器又重新獲得關注，其研究也日益活躍。正交磁通門傳感器未來的發展趨勢是向著低噪聲、高分辨率、大動態范圍，小型化、低成本、新磁芯材料的方向發展。

非晶磁性材料是杜韋斯(Duwes)上世紀六十年代用液體淬火法率先合成的，如今這種敏感功能材料已在傳感器中得到日益廣泛的應用，而且展望未來，還可用于更大的發展空間。非晶磁性材料具有下列特性：1.具有高導磁率，損耗小。即旋轉磁化容易，各向磁場敏感度高，因此，可用來構成高靈敏度磁場計或磁通量傳感器；2.具有高電阻率，是坡莫合金的幾倍。因此，即使是高頻率范圍內也可得到較小的渦流損耗和極好的磁特性；3.不存在晶粒邊界、位錯等晶體材料固有的缺陷，機械強度高，抗化學性強；4.直到居里溫度(約200K--500K)，其組合成分均可隨意確定。其中，Co基非晶絲因其優異的軟磁特性，作為磁敏材料得到廣泛應用。

發明內容

本實用新型旨在提供一種基于非晶絲磁敏材料作為磁芯設計的多芯式正交磁通門傳感器，以提高模擬信號處理電路的信噪比，達到對被測磁場準確檢測和捕捉的目的。

非晶絲磁敏材料最顯著的特性為巨磁阻抗效應，即在高頻激勵信號作用于近零磁致伸縮系數的非晶絲兩端，其內部的疇壁位移和磁疇轉動引起磁導率發生改變，阻抗Z會沿絲軸方向施加的外磁場發生巨大變化，導致非晶絲兩端的電壓值隨之發生變化，通過信號處理電路就可得到電壓值隨外磁場的變化值。而本實用新型采用真空熔體抽拉設備冷拔并經退火處理的Co基非晶絲作為磁芯材料，利用多芯式磁通門效應設計的磁傳感器，即非晶絲磁芯隨高頻激勵磁場的變化周期性地達到深度飽和，磁芯磁通量的變化引起磁芯磁導率周期性變化，從而引起外圍感應線圈產生與外磁場成比例的調制信號，通過模擬信號處理電路中的電壓值反映出磁場的變化情況，達到對被測磁場檢測和捕捉的目的。

本實用新型是通過以下技術來實現的：

一種基于非晶絲多芯式正交磁通門傳感器，包括Co基非晶絲多芯式磁芯、感應線圈、偏置線圈以及模擬信號處理單元。

Co基非晶絲多芯式磁芯包括三根呈“V”字形排列的性能一致的Co基非晶絲、PCB電路板以及套在三根Co基非晶絲外的絕緣陶瓷管。

三根Co基非晶絲長度相同、性能一致，并且呈緊密平行排列，為了獲得更加緊湊的結構，三根非晶絲中的兩根在同一個平面內平行排列，第三根置于前兩根非晶絲的下方中間位置，形成“V”字形排列結構。經試驗證明，“V”字形多芯式磁芯結構能有效增加磁芯材料的磁通門效應，提高傳感器的信噪比和靈敏度。由于非晶絲材料的釬料濕潤性能差及自身尺寸較小，為防止高溫焊接影響非晶絲的磁疇結構，本實用新型利用導電膠將Co基非晶絲兩端分別接入到PCB電路板的兩個焊點上，從而構成多芯式磁芯的主要部分。

感應線圈和偏置線圈分別獨立纏繞在絕緣陶瓷管上。

模擬信號處理單元包括高頻激勵信號發生電路、可變電阻的電位器、移相器、偏置電路以及與感應線圈兩端順序電連接的前置低噪聲放大器、鎖相放大電路、二階低通濾波器和后置放大器。偏置電路連接在偏置線圈上。移相器連接在高頻激勵信號發生電路與鎖相放大器之間。

高頻激勵信號發生電路的一端直接接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的一端，為了調節激勵電流的幅度，高頻激勵信號發生電路的另一端通過可變電阻的電位器接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的另一端。

Co基非晶絲的直徑為100um，長度為30mm。