一種磁通門(mén)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磁通門(mén)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁通門(mén)傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的一種傳感器。與其他類(lèi)型測(cè)磁儀器相比，磁通門(mén)傳感器具有分辨力高、測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬、可靠、能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。利用外磁場(chǎng)對(duì)這種特殊變壓器的輸出信號(hào)產(chǎn)生的某些非對(duì)稱(chēng)的調(diào)制作用，檢測(cè)這些調(diào)制作用引起的輸出信號(hào)的任何一種變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外磁場(chǎng)的測(cè)量。一般的鐵磁體都是使用Co基合金，然而鐵基非晶合金也具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低損耗，極強(qiáng)的耐腐蝕性能和良好的軟磁性能的特點(diǎn)。作為磁通門(mén)傳感器的探頭磁芯，制備出磁通門(mén)傳感器探頭，研究了磁芯的熱處理工藝、探頭結(jié)構(gòu)及外界條件對(duì)探頭靈敏度的影響，為磁通門(mén)探頭的設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
[0003]磁通門(mén)傳感器是一種具有高靈敏度、高穩(wěn)定性等優(yōu)良綜合性能的低頻矢量磁場(chǎng)測(cè)量器件，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防和工業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)，得益于微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electromechanical systems,MEMS )技術(shù)的發(fā)展，在娃基底上制作的微型磁通門(mén)因其體積小、重量輕、與外圍電路集成性好等特點(diǎn)，在納型/皮型衛(wèi)星、小型無(wú)人機(jī)、平行機(jī)器人等領(lǐng)域展示出極大的發(fā)展?jié)摿?。由于磁通門(mén)工作時(shí)需要鐵芯達(dá)到飽和，所以，雖然硅基微型磁通門(mén)的器件尺寸已經(jīng)大大縮減，但功耗并沒(méi)有隨著體積的減小而顯著降低，這使得大量的熱量集中于薄膜鐵芯的較小面積上，給整個(gè)器件的噪聲、壽命帶來(lái)極大的影響，因此，降低功耗是微型磁通門(mén)一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。Wu Peiming等人利用有限元軟件對(duì)微型磁通門(mén)進(jìn)行了仿真，對(duì)其鐵芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定程度的優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一種縮比結(jié)構(gòu)鐵芯的微型磁通門(mén)，雖然能夠在一定程度上降低傳感器功耗，但是由于存在較大的漏磁通，仍然有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01310380162.8的微型正交激勵(lì)磁通門(mén)傳感器，采用正交激勵(lì)工作模式，具有呈S型排列的多組激勵(lì)線(xiàn)和鐵芯，具有分段鐵芯結(jié)構(gòu)，具有與鐵芯緊密耦合的三維螺線(xiàn)管結(jié)構(gòu)感應(yīng)線(xiàn)圈，三維螺線(xiàn)管線(xiàn)圈的上下層之間的連通部分由多個(gè)連接導(dǎo)體組成。該專(zhuān)利申請(qǐng)解決現(xiàn)有磁通門(mén)傳感器靈敏度低的技術(shù)問(wèn)題，但是仍存在功耗大、不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01210099576.9的同點(diǎn)三分量磁通門(mén)傳感器，公開(kāi)了一種同點(diǎn)三分量磁通門(mén)傳感器，包括鋁外殼，安裝在所述鋁外殼內(nèi)的電路板、磁芯，陶瓷骨架和繞制在陶瓷骨架上的線(xiàn)圈，三個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)三個(gè)分量；該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了各傳感器的對(duì)稱(chēng)布局，減少傳感器所造成的測(cè)量誤差，但仍然存在功耗大的問(wèn)題。
[0006]如何解決現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為傳感器技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種磁通門(mén)傳感器，本發(fā)明有效降低激勵(lì)電流，減小微型磁通門(mén)的工作功耗，提高了微型磁通門(mén)的靈敏度。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明提出的一種磁通門(mén)傳感器，包括探頭和接口電路，所述探頭包括激勵(lì)線(xiàn)圈、多孔鐵芯和感應(yīng)線(xiàn)圈，所述接口電路包括勵(lì)磁電路和檢測(cè)電路；其中，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈交替繞線(xiàn)，激勵(lì)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的無(wú)孔位置，感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的有孔位置，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈的匝數(shù)相等；所述勵(lì)磁電路用來(lái)提供使鐵芯達(dá)到飽和的電流，檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)線(xiàn)圈中感應(yīng)出的電壓變化；
所述勵(lì)磁電路包括電源、第一至第七電阻、滑動(dòng)變阻器、第一電容、第二電容、第一至第三運(yùn)算放大器；其中，第一電阻的一端與電源、第二電阻的一端分別連接，第一電阻的另一端與第一電容的一端、第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別連接，第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端接地，第一電容的另一端與第一運(yùn)算放大器的輸出端、第六電阻的一端分別連接，第六電阻的另一端與第三運(yùn)算放大器的反相輸入端、第七電阻的一端、滑動(dòng)變阻器的一端分別連接，第二電阻的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端、第四電阻的一端分別連接，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端接地，第二運(yùn)算放大器的輸出端與第四電阻的另一端、滑動(dòng)變阻器的另一端分別連接，第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接地，第三運(yùn)算放大器的輸出端與第七電阻的另一端連接。
[0009]作為本發(fā)明所述的一種磁通門(mén)傳感器進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述激勵(lì)線(xiàn)圈導(dǎo)入交流電。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種磁通門(mén)傳感器進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述多孔鐵芯的形狀為圓形或環(huán)形或U形。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種磁通門(mén)傳感器進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述多孔鐵芯的材質(zhì)為鎳鐵。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種磁通門(mén)傳感器進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述激勵(lì)線(xiàn)圈、感應(yīng)線(xiàn)圈的材質(zhì)為銅。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明中的多孔結(jié)構(gòu)的鐵芯有效降低激勵(lì)電流，減小微型磁通門(mén)的工作功耗；
(2)本發(fā)明有效提高其整體性能，確保磁通門(mén)傳感器能穩(wěn)定和可靠工作；
(3)提高了微型磁通門(mén)的靈敏度且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是勵(lì)磁電路圖。
[0016]圖中的附圖標(biāo)記解釋為:1-多孔鐵芯。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，一種磁通門(mén)傳感器，包括探頭和接口電路，所述探頭包括激勵(lì)線(xiàn)圈、多孔鐵芯I和感應(yīng)線(xiàn)圈，所述接口電路包括勵(lì)磁電路和檢測(cè)電路；其中，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈交替繞線(xiàn)，激勵(lì)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的無(wú)孔位置，感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的有孔位置，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈的匝數(shù)相等；所述勵(lì)磁電路用來(lái)提供使鐵芯達(dá)到飽和的電流，檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)線(xiàn)圈中感應(yīng)出的電壓變化；
所述激勵(lì)線(xiàn)圈導(dǎo)入交流電。
[0018]所述多孔鐵芯的形狀為圓形或環(huán)形或U形。
[0019]所述多孔鐵芯的材質(zhì)為鎳鐵。
[0020]所述激勵(lì)線(xiàn)圈、感應(yīng)線(xiàn)圈的材質(zhì)為銅。
[0021 ] 如圖2所示是勵(lì)磁電路圖，所述勵(lì)磁電路包括電源、第一至第七電阻R1-R7、滑動(dòng)變阻器Rs、第一電容C1、第二電容C2、第一至第三運(yùn)算放大器A1-A3;其中，第一電阻的一端與電源、第二電阻的一端分別連接，第一電阻的另一端與第一電容的一端、第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別連接，第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端接地，第一電容的另一端與第一運(yùn)算放大器的輸出端、第六電阻的一端分別連接，第六電阻的另一端與第三運(yùn)算放大器的反相輸入端、第七電阻的一端、滑動(dòng)變阻器的一端分別連接，第二電阻的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端、第四電阻的一端分別連接，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端接地，第二運(yùn)算放大器的輸出端與第四電阻的另一端、滑動(dòng)變阻器的另一端分別連接，第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接地，第三運(yùn)算放大器的輸出端與第七電阻的另一端連接。
[0022]仿真結(jié)果證明:多孔鐵芯能使微型磁通門(mén)在更小的飽和激勵(lì)電流下工作，提高了微型磁通門(mén)靈敏度。
[0023]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能為此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁通門(mén)傳感器，其特征在于，包括探頭和接口電路，所述探頭包括激勵(lì)線(xiàn)圈、多孔鐵芯和感應(yīng)線(xiàn)圈，所述接口電路包括勵(lì)磁電路和檢測(cè)電路；其中，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈交替繞線(xiàn)，激勵(lì)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的無(wú)孔位置，感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的有孔位置，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈的匝數(shù)相等；所述勵(lì)磁電路用來(lái)提供使鐵芯達(dá)到飽和的電流，檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)線(xiàn)圈中感應(yīng)出的電壓變化； 所述勵(lì)磁電路包括電源、第一至第七電阻、滑動(dòng)變阻器、第一電容、第二電容、第一至第三運(yùn)算放大器；其中，第一電阻的一端與電源、第二電阻的一端分別連接，第一電阻的另一端與第一電容的一端、第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別連接，第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端接地，第一電容的另一端與第一運(yùn)算放大器的輸出端、第六電阻的一端分別連接，第六電阻的另一端與第三運(yùn)算放大器的反相輸入端、第七電阻的一端、滑動(dòng)變阻器的一端分別連接，第二電阻的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端、第四電阻的一端分別連接，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端接地，第二運(yùn)算放大器的輸出端與第四電阻的另一端、滑動(dòng)變阻器的另一端分別連接，第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接地，第三運(yùn)算放大器的輸出端與第七電阻的另一端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁通門(mén)傳感器，其特征在于，所述激勵(lì)線(xiàn)圈導(dǎo)入交流電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁通門(mén)傳感器，其特征在于，所述多孔鐵芯的形狀為圓形或環(huán)形或U形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁通門(mén)傳感器，其特征在于，所述多孔鐵芯的材質(zhì)為鎳鐵。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁通門(mén)傳感器，其特征在于，所述激勵(lì)線(xiàn)圈、感應(yīng)線(xiàn)圈的材質(zhì)為銅。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磁通門(mén)傳感器，包括探頭和接口電路，所述探頭包括激勵(lì)線(xiàn)圈、多孔鐵芯和感應(yīng)線(xiàn)圈，所述接口電路包括勵(lì)磁電路和檢測(cè)電路；其中，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈交替繞線(xiàn)，激勵(lì)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的無(wú)孔位置，感應(yīng)線(xiàn)圈設(shè)置在多孔鐵芯上的有孔位置，激勵(lì)線(xiàn)圈和感應(yīng)線(xiàn)圈的匝數(shù)相等；所述勵(lì)磁電路用來(lái)提供使鐵芯達(dá)到飽和的電流，檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)線(xiàn)圈中感應(yīng)出的電壓變化；所述勵(lì)磁電路包括電源、第一至第七電阻、滑動(dòng)變阻器、第一電容、第二電容、第一至第三運(yùn)算放大器。本發(fā)明有效降低激勵(lì)電流，減小微型磁通門(mén)的工作功耗，提高了微型磁通門(mén)的靈敏度。
【IPC分類(lèi)】G01R33/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105068026
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510533515
【發(fā)明人】尤為
【申請(qǐng)人】無(wú)錫伊佩克科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日