[發明專利]一種磁傳感器及其使用方法

在審

• 申請號: 201811575805.3
• 申請日: 2018-12-22
• 公開（公告）號: CN111352051A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 巫遠招;劉宜偉;李晟斌;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06
• 代理公司: 寧波元為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 沈小青

本發明提供了一種磁傳感器，包括柔性體，該柔性體具有導電性，并且該柔性體中包含磁性材料。工作狀態時，外界磁場作用于磁傳感器，柔性體中的磁性材料受到磁場作用，引起柔性體發生形變，從而引起柔性體的電信號發生改變，通過檢測柔性體的電信號的變化實現磁場的探測。該磁傳感器結構簡單，成本低，對磁場響應靈敏，可探測的外界磁場范圍量程寬，在磁傳感器技術領域中具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及磁場探測技術，具體涉及一種磁傳感器及其使用方法。

背景技術

磁傳感器是傳感器中的一個重要組成部分，是把磁學信號變換成為電信號等其他所需形式的信息輸出的傳感器。經過近一個世紀的發展，磁傳感器在人類社會生活的各個方面發揮著越來越來重要的作用，每年全世界有數以十億計的磁傳感器投入使用。伴隨著磁傳感器的日臻完善，各行各業對其提出了越來越高的要求，尤其是要求其探測精度越來越高，同時要求其使用量程越來越寬，進一步拓寬應用領域，以滿足實際應用的需求。因此，具有高的探測精度同時具有寬的使用量程是磁傳感器新的發展方向之一，也越來越受到了研究學者的廣泛關注。

目前，較為常見的磁傳感器主要有霍爾(Hall)傳感器、磁通門和電流感應磁傳感器、磁電阻型傳感器等。從目前的研究來看，室溫下磁傳感器的探測精度與量程通常是顧此失彼。因此，制備即滿足高的探測精度又能實現寬的探測量程的磁傳感器仍然是一大挑戰，尋求新型的磁傳感器是目前努力的方向之一。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明提供一種磁傳感器，包括柔性體，所述柔性體具有導電性，并且所述柔性體中包含磁性材料；

工作狀態時，外界磁場作用于磁傳感器，柔性體中的磁性材料受到磁場作用，引起柔性體發生形變，從而引起柔性體的電信號發生改變，通過檢測柔性體的電信號的變化實現磁場的探測。

所述柔性體具有柔韌性，即，能夠進行形變，例如拉伸、扭轉、折疊等。所述柔性體的材料不限。作為優選，所述柔性體采用橡膠材料，例如可以采用二甲基硅氧烷(PDMS)、Ecoflex橡膠以及苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)等中的的一種或者兩種以上的復合材料。

所述磁性材料不限，包括釹鐵硼、鋱鏑鐵(TeDyFe)、釤鈷中的一種或者幾種。所述磁性材料可以是粉體、塊體等。所述磁性材料與所述柔性體的結構不限，作為一種實現方式，所述磁性材料呈顆粒狀分布在所述柔性體中，作為優選，所述磁性材料呈顆粒狀均勻固定在所述柔性體中。

所述電信號指表征所述柔性體導電性能的參數，包括但不限于電阻、電壓、電流、阻抗等。

通過調整所述磁性材料在柔性體中的含量可調節磁場響應靈敏度，作為優選，柔性體與磁性材料的質量比為1:1～20:1。

作為一種實現方式，所述磁傳感器包括第一柔性層以及位于第一柔性層表面的第二柔性層，所述第一柔性層具有導電性，所述第二柔性層中包含磁性材料；工作狀態時，外界磁場作用于磁傳感器，第二柔性層中的磁性材料受到磁場作用，引起第二柔性層發生形變，從而帶動第一柔性層發生形變，引起第一柔性層的電信號發生改變，通過檢測第一柔性層的電信號的變化實現磁場的探測。

作為一種實現方式，所述第一柔性層包含第一柔性材料與導電材料，其中的導電材料的導電性能主要或者全部決定所述第一柔性層的導電性。

為了提高所述磁傳感器的靈敏度，作為優選，所述第一柔性層中的導電材料呈顆粒狀取向排列，即，按照一定方向排列，在這種狀態下，當外界磁場作用于磁傳感器引起第二柔性層發生形變時，其中的導電顆粒的結構對該形變響應敏感，從而提高了第一柔性層的電性能隨該形變而變化的靈敏性，即，提高了磁傳感器的探測精度。

作為一種實現方式，所述導電材料具有磁場響應特性，第一柔性層的制備過程包括如下步驟：