[发明专利]空间三轴磁传感器

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种基于非晶态合金材料的空间三轴磁传感器，其具有超磁阻抗效应并通过电磁场变化产生电流变化，以测量磁场方向和强度。

【背景技术】

近年来，国外积极开展该领域研究，已经有多家科研机构投入研究非晶合金材料的高频、超灵敏特性研究。日本名古屋大学的毛利佳年雄于1993年发现超磁阻抗效应后，日本学者一直积极开展相关的高性能微磁传感器研究，开发出高频和pT量级的探测组件样品。韩国也积极开展相关研究，根据研究资料可以看出非晶合金材料在特定高频下的超磁阻抗变化率是在低频时变化率的数百倍。目前，随着对探测仪器灵敏度的要求越来越高，只有非晶合金材料在高频特性的性能才能满足这种要求，由此可以看出非晶合金材料在传感器产品中的应用价值是显而易见的。

鉴于此，有必要提供一种新的空间三轴磁传感器来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明所解决的技术问题在于提供一种空间三轴磁传感器，其可实现高精度、高灵敏度、低能耗的测量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种空间三轴磁传感器，包括非晶丝、电感线圈及电路系统，所述非晶丝为非晶态合金，所述电路系统包括正弦信号发生电路模块、正弦信号幅度放大电路模块、直流偏置电路模块、带直流偏置的交直电流激励电路模块、谐振选频电路模块、检波电路模块、去直流分量电路模块、以及直流放大电路模块。

进一步地，所述正弦信号发生电路模块，其使用一晶体振荡发生器产生一20MHz正弦波作为非晶丝丝体的激励信号。

进一步地，所述正弦信号幅度放大电路模块，其使用运算放大器组成同相放大电路，放大调节所述20MHz正弦波幅度，以此调节所述激励信号的幅度。

进一步地，所述直流偏置电路模块，其使用电阻分压组成调压电路，对输入正弦波的直流部分大小进行调节，可以对非晶丝进行直流偏置激励，使其具有更高的灵敏度。

进一步地，所述带直流偏置的交直电流激励电路模块，其将带直流偏置的交直流电流激励通过缓冲输出给非晶丝作为激励信号源使用。

进一步地，所述检波电路模块，其用于检测出所述正弦信号中的峰值，并将高频信号转换为容易处理的直流信号。

进一步地，所述直流放大电路模块，其用于对直流信号作放大处理。

进一步地，所述空间三轴磁传感器具有多个正交排布的探头。

进一步地，所述非晶丝为钴基非晶，所述非晶丝丝体表面包覆有一层厚度为8微米的玻璃。

相较于现有技术，本发明所述的空间三轴磁传感器，其利用非晶态合金的超磁阻抗效应，实现高精度、高灵敏度、低能耗的测量。

【附图说明】

图1为本发明所述的空间三轴磁传感器的制作流程图。

图2为本发明所述的空间三轴磁传感器的非晶丝生产工艺流程图。

图3为本发明所述的空间三轴磁传感器的电路示意图。

【具体实施方式】

如图1至图3所示，本发明提供一种空间三轴磁传感器，其包括非晶丝、电感线圈及电路系统。所述空间三轴磁传感器的制作流程包括非晶丝制作流程及电感线圈制作流程。

所述非晶丝为Co(钴)基非晶，Co(钴)基非晶是目前公认软磁性能最好的非晶系，本发明在Co71.8Fe4.9Nb0.8Si7.5B15的基础上，在直径60微米的非晶态丝体的表面包裹了一层玻璃，该玻璃的厚度为8微米，这种非晶丝对轴向磁场变化敏感，当磁场变化时，非晶丝丝体的阻抗会随之改变，即超磁阻抗效应。所述非晶丝的制作过程请参图2所示，其将硼粉压块及金属粉尘混合后进入母合金熔炼工序，随后分别进行合成测试及水淬成丝工序，其中，所述合成测试后可制得成品母合金，而所述水淬成丝工序后将经过检测、精整工序才能得到成品非晶丝。所述非晶丝制成后将经过去除表面玻璃、HF酸表面处理及乙醇丙酮清洗工序，请配合参阅图1所示。

所述电感线圈为单层线圈。所述电感线圈的制作过程包括：漆包线处理、漆包线过醇、绕线机上骨架及绕成线圈等工序。所述电感线圈制成后将焊接在电路板的焊盘上，正交排布，把非晶丝丝体的两端焊接在电路板的焊盘上，焊盘分别接出管脚，对焊接完的平面等分探头进行封装，如此，所述探头即制造完成。所述电感线圈与所述乙醇丙酮清洗后的非晶丝进行线圈穿丝工序，然后再通过焊接实现完成最后的封装工序。

请参阅图3所示，所述电路系统包括20M正弦信号发生电路模块、正弦信号幅度放大电路模块、直流偏置电路模块、带直流偏置的交直电流激励电路模块、谐振选频电路模块、检波电路模块、去直流分量电路模块、以及直流放大电路模块。