無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，包括殼體、全密封腔體、測(cè)量線圈和磁芯，全密封腔體上通過(guò)玻璃燒結(jié)有多個(gè)焊針；所述全密封腔體、焊針和殼體均由與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金材料制作而成。所述測(cè)量線圈包括三個(gè)正交的測(cè)量線圈；三個(gè)測(cè)量線圈的中心設(shè)置有一個(gè)共用的磁芯，構(gòu)成三軸磁通門(mén)；全密封腔體內(nèi)還一體化封裝有激勵(lì)電路和測(cè)量電路；測(cè)量線圈、磁芯和電路都在全密封腔內(nèi)，他們的連接線采用玻璃絕緣的焊針對(duì)外引出。本實(shí)用新型通過(guò)研制膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金和封接玻璃，以及無(wú)磁性全密封玻璃封接技術(shù)，使得在很寬的溫度范圍內(nèi)，三軸磁通門(mén)磁力儀處在零應(yīng)力狀態(tài)，可以對(duì)空間一個(gè)點(diǎn)的磁場(chǎng)的三個(gè)分量進(jìn)行同步精度測(cè)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁力儀，特別涉及一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀。
【背景技術(shù)】
[0002]磁通門(mén)磁力儀是在第二次世界大戰(zhàn)中為了從飛機(jī)上探測(cè)敵方潛艇而發(fā)展起來(lái)的，已在地磁臺(tái)以及陸地磁測(cè)、航空磁測(cè)、衛(wèi)星磁測(cè)等方面得到廣泛應(yīng)用。其一般由磁通門(mén)探頭組合而成，每一個(gè)磁通門(mén)探頭能獨(dú)立地探知某一方向上地磁場(chǎng)的強(qiáng)度，把三個(gè)探頭相互垂直地組合在一起，即可同時(shí)測(cè)出地磁場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)分量。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)三軸磁通門(mén)磁力儀的專(zhuān)利技術(shù)有較多，較有代表性的專(zhuān)利技術(shù)有:如專(zhuān)利CN200710063635.6的中國(guó)發(fā)明型專(zhuān)利《一種隱式結(jié)構(gòu)微型慣性測(cè)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(diǎn)，根據(jù)加速度計(jì)、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(pán)。這種陶瓷材料首先成本較高，其次，該封裝結(jié)構(gòu)不是無(wú)磁，也不是全密封結(jié)構(gòu)，各個(gè)零件膨脹系數(shù)不等，導(dǎo)致溫度建模的重復(fù)性不好。諸如此類(lèi)的專(zhuān)利技術(shù)還有很多，但其普通存在著一些不足，比如結(jié)構(gòu)非密封，外形空間體積較大，耐環(huán)境能力弱，測(cè)量時(shí)易受干擾，難以對(duì)空間一個(gè)點(diǎn)的磁場(chǎng)的三個(gè)分量進(jìn)行同步精度測(cè)量，溫度建模的重復(fù)性差等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，研制了膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金和封接玻璃，提供一種一體化無(wú)磁全封裝，能在較寬的溫度范圍內(nèi)顯示出卓越的溫度建模重復(fù)性的無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，包括殼體、全密封腔體、測(cè)量線圈和磁芯，所述全密封腔體上通過(guò)玻璃燒結(jié)有多個(gè)焊針；所述全密封腔體、焊針和殼體均由與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金材料制作而成。
[0006]進(jìn)一步的，所述測(cè)量線圈包括三個(gè)正交的測(cè)量線圈，即X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈和Z軸測(cè)量線圈，構(gòu)成XYZ三個(gè)測(cè)量軸；所述三個(gè)測(cè)量線圈的中心設(shè)置有一個(gè)共用的磁芯，構(gòu)成三軸磁通門(mén)；所述全密封腔體內(nèi)還一體化封裝有激勵(lì)電路和測(cè)量電路；所述X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈、Z軸測(cè)量線圈、磁芯和電路都在全密封腔內(nèi)，他們的連接線采用玻璃絕緣的焊針對(duì)外引出。
[0007]進(jìn)一步的，所述測(cè)量線圈的骨架也采用與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)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。
[0008]一種用于無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)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(mén)磁力儀的X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈、Z軸測(cè)量線圈、磁芯和電路；第二步，安裝X軸加速度計(jì)、Y軸加速度計(jì)、Z軸加速度計(jì)和其加速度計(jì)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(shù)字模擬電路、溫度傳感器、微處理器、存儲(chǔ)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(wú)磁全密封殼體和上蓋用激光焊接，構(gòu)成一個(gè)完整的航姿參考系統(tǒng)或慣導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0009]在本發(fā)明中，所述三個(gè)測(cè)量軸對(duì)應(yīng)連有三個(gè)測(cè)量電路，每個(gè)軸的測(cè)量電路對(duì)該軸測(cè)量線圈輸出的四個(gè)感應(yīng)電壓脈沖進(jìn)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(cè)量線圈產(chǎn)生反饋電流，使該軸測(cè)量線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全抵消該軸的磁場(chǎng)分量。同時(shí)，由納米非晶材料制成的磁芯，其磁滯電流極小，初始導(dǎo)磁率極高，導(dǎo)磁狀態(tài)向飽和狀態(tài)躍變時(shí)間短，四個(gè)感應(yīng)電壓脈沖寬度窄、峰值高、脈沖無(wú)粘連，便于全波相敏整流，很好地提高了開(kāi)環(huán)靈敏度。將測(cè)量線圈、磁芯和電路進(jìn)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(fā)明可以在-50°c至+210°C的環(huán)境中工作。振蕩器及放大驅(qū)動(dòng)電路組成的激勵(lì)電路給磁芯提供激勵(lì)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(cè)量電路用于每個(gè)軸的測(cè)量，共三路，使三個(gè)軸的磁場(chǎng)分量為零，三路反饋電流精確對(duì)應(yīng)三個(gè)軸的磁場(chǎng)分量。所述全密封腔體和焊針均由膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金材料制作而成，各個(gè)零件的膨脹系數(shù)相等，在很寬的溫度范圍內(nèi)，三軸磁通門(mén)磁力儀處在零應(yīng)力狀態(tài)，從而顯示出卓越的溫度建模重復(fù)性。多個(gè)焊針用于電源、電機(jī)或電磁鐵的功率接線；多個(gè)焊針用于編程和開(kāi)發(fā)的數(shù)字信號(hào)接線；多個(gè)焊針用于連接其他數(shù)字模塊的通訊的數(shù)字接線；省去了多個(gè)殼體和連接，大大減小尺寸，降低成本，減少電連接次數(shù)和全密封又提高了可靠性。
[0010]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)研制了膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金和封接玻璃，以及無(wú)磁性全密封玻璃封接技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)一體化和微型化。
[0012](2)各個(gè)零件的膨脹系數(shù)相等，在很寬的溫度范圍內(nèi)，三軸磁通門(mén)磁力儀處在零應(yīng)力狀態(tài)，從而顯示出卓越的溫度建模重復(fù)性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明用于無(wú)磁全密封導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明用于無(wú)磁全密封導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明中高溫磁通門(mén)電路原理圖。
[0017]其中:1.焊針，2.殼體，3.X軸測(cè)量線圈，4.Y軸測(cè)量線圈，5.Z軸測(cè)量線圈，6.磁芯，7.電路，8.全密封腔體，9.封接玻璃，10.三軸磁通門(mén)，11.加速度計(jì)X，12.加速度計(jì)Y，
13.加速度計(jì)Z，14.加速度計(jì)控制電路，15.陀螺儀X，16.陀螺儀Y，17.陀螺儀Z，18.陀螺儀電路，19.電子裸片，20.無(wú)磁全密封殼體,21.無(wú)磁全密封上端蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，研制了膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金和封接玻璃。包括測(cè)量線圈、磁芯和電路，實(shí)現(xiàn)了一體化無(wú)磁全密封封裝。所述三個(gè)正交的測(cè)量線圈，即X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈和Z軸測(cè)量線圈，構(gòu)成XYZ三個(gè)測(cè)量軸；所述三個(gè)測(cè)量線圈的中心設(shè)置有一個(gè)共用的磁芯，構(gòu)成三軸磁通門(mén)；所述全密封腔體內(nèi)還一體化封裝有激勵(lì)電路和測(cè)量電路；所述電路、測(cè)量線圈和磁芯都在全密封腔體內(nèi)，他們的連接線全用玻璃絕緣的焊針對(duì)外引出。所述全密封腔體上通過(guò)玻璃燒結(jié)有多個(gè)焊針；所述全密封腔體、焊針和殼體均由與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金材料制作而成。所述無(wú)磁全密封腔內(nèi)的測(cè)量線圈的骨架也是用這種無(wú)磁定膨脹合金制成，在骨架上繞制測(cè)量線圈，所述無(wú)磁全密封腔內(nèi)的磁芯的骨架也是用這種無(wú)磁定膨脹合金制成，在該骨架上繞制坡莫合金帶和繞組。由于各個(gè)零件的膨脹系數(shù)相等，在很寬的溫度范圍內(nèi)，三軸磁通門(mén)磁力儀處在零應(yīng)力狀態(tài)，從而顯示出卓越的溫度建模重復(fù)性。
[0020]實(shí)施例2
[0021]一種無(wú)磁全密封腔體，第一步安裝三軸磁通門(mén)磁力儀的X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈、Z軸測(cè)量線圈、磁芯和電路后，第二步安裝X軸加速度計(jì)、Y軸加速度計(jì)、Z軸加速度計(jì)和其加速度計(jì)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(shù)字模擬電路；第六步安裝溫度傳感器；第七步安裝微處理器和存儲(chǔ)器及接口電路；第八步安裝電源變換電路或功率放大電路。將無(wú)磁全密封殼體和上蓋用激光焊接，構(gòu)成一個(gè)完整的航姿參考系統(tǒng)或慣導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)，或是一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。多個(gè)焊針用于電源、電機(jī)或電磁鐵的功率接線；多個(gè)焊針用于編程和開(kāi)發(fā)的數(shù)字信號(hào)接線；多個(gè)焊針用于連接其他數(shù)字模塊的通訊的數(shù)字接線；省去了多個(gè)殼體和連接，大大減小尺寸，降低成本。減少電連接次數(shù)和全密封又提高了可靠性。
[0022]需要指出的是，上述實(shí)施例雖對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述，但這些大字描述只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單描述，而不是對(duì)本發(fā)明思路的限制。任何不超過(guò)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，包括殼體、全密封腔體、測(cè)量線圈和磁芯，其特征在于，全密封腔體上通過(guò)玻璃燒結(jié)有多個(gè)焊針；所述全密封腔體、焊針和殼體均由與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)磁性合金材料制作而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，其特征在于，所述測(cè)量線圈包括三個(gè)正交的測(cè)量線圈，即X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈和Z軸測(cè)量線圈，構(gòu)成XYZ三個(gè)測(cè)量軸；所述三個(gè)測(cè)量線圈的中心設(shè)置有一個(gè)共用的磁芯，構(gòu)成三軸磁通門(mén)；所述全密封腔體內(nèi)還一體化封裝有激勵(lì)電路和測(cè)量電路；所述X軸測(cè)量線圈、Y軸測(cè)量線圈、Z軸測(cè)量線圈、磁芯和電路都在全密封腔內(nèi)，他們的連接線采用玻璃絕緣的焊針對(duì)外引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)磁全密封三軸磁通門(mén)磁力儀，其特征在于，所述測(cè)量線圈的骨架也采用與玻璃膨脹系數(shù)相等的無(wú)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。
【文檔編號(hào)】G01R33/04GK203745624SQ201320608774
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】林原, 曹晨嘯, 王曉瑞, 張躍, 關(guān)宗瑞 申請(qǐng)人:北京納特斯拉科技有限公司