[发明专利]振动和磁场双重传感器

说明书

技术领域

本发明属于微纳电子技术领域，具体涉及一种震动监测及磁变监测的振动和磁场双重传感器，结构简单、精度高、适用性广。

背景技术

磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件，而在生活中很多地方都需要用到磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针、家用电器、车辆等等，在这些领域需要用磁传感器做电流传感、角度传感、齿轮传感、太空环境测量等待。综上，由于被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大提高，目前的磁传感器的技术发展趋势主要在于提高灵敏度。

然而，现有的磁传感器，例如专利US20090195243公开的磁传感器，通过悬臂梁的左右摆动带动磁铁的移动，产生变化磁场,通过巨磁阻（GMR，Giant Magneto Resistive）感应此变化，从而输出差分信号，由于所述悬臂梁的共振频率高，容易限制影响磁传感器的其灵敏度，如果为了提高灵敏度而将悬臂梁做得太细以降低其共振频率，则易发生变形，同时也会不可避免的造成悬臂梁的扭曲形变，带来检测误差，而且上述磁传感器结构复杂、装配困难且成本高。再者，此磁传感器仅能检测磁变化，适用性小。

故，急需一种可解决上述问题的结构简单、精度高的磁传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种振动和磁场双重传感器，该振动和磁场双重传感器可检测振动信号和磁变信号、检测灵敏度高且适用性广。

为了实现上述目的，本发明揭露了一种振动和磁场双重传感器，基座、振动传感部、磁传感部、振动传感部焊针和磁传感部导电焊针，所述基座呈中空结构；振动传感部包括弹性板、安装于所述弹性板上的压电片和磁性振子，所述弹性板的周沿支撑于所述基座上，所述中空结构为所述弹性板提供运动空间，受到震动时所述弹性板沿垂直所述弹性板的方向运动，以使所述磁性振子提供变化的磁场、所述压电片因变形产生振动信号；振动传感部导电焊针安装于所述基座上并与所述压电片电连接以输出所述振动信号；所述磁传感部用于感应变化的磁场并产生差分信号；磁传感部导电焊针安装于所述基座上并与所述磁敏感芯片电连接以输出所述差分信号。

本发明受到震动时所述弹性板带动所述磁性振子沿垂直所述弹性板的方向运动，所述压电片因变形输出电压信号同时，所述磁敏感芯片感应所述磁性振子运动引起的磁性变化而输出差分电压信号，两种输出均可反应环境振动变化，在无振动发生时,即振动感应部无输出时，所述磁传感部依然可依据是否有输出来判断环境磁场是否发生变化，因而具有双重功能，可进行振动和磁变双重检测功能，适用性广。再者与现有技术相比，本发明所述弹性板沿其轴向振动，共振频率低，弹性系数小，对微小振动也十分灵敏，检测灵敏度高且结构简单成本低。

较佳地，所述磁性振子位于所述弹性板的中心处。

较佳地，所述磁传感部包括安装于所述基座上的PCB板和安装于所述PCB板上的磁感应芯片，所述磁感应芯片的磁敏感方向与所述磁性振子的磁场方向平行。

具体地，所述磁感应芯片包括各向异性磁阻AMR磁感应芯片、巨磁阻GMR磁感应芯片、隧道磁阻TMR磁感应芯片、霍尔HALL效应磁敏感芯片或巨霍尔HALL效应磁敏感芯片。

具体地，所述磁感应部包括至少两段磁敏感膜，两所述磁敏感膜沿水平或者竖直方向并行排列并通过所述PCB板电连接成惠斯通电桥。

具体地，所述中空结构为开设于所述基座上的柱形孔，所述弹性板安装于所述柱形孔的一端开口处，所述PCB板安装于所述柱形孔的另一端开口处，结构简单、便于组装。

较佳地，所述弹性板与所述PCB板相对布设，进一步增加所述PCB板上磁敏感芯片感应磁场变化的灵敏度。

较佳地，所述磁性振子包括连接体和至少一磁铁块，所述连接体连接于所述弹性板和磁铁块之间，使得所述磁铁块的大小不受弹性板大小的限制。

较佳地，所述弹性板呈薄片状，具有中心活动区、环绕所述中心活动区的至少一个弹性臂以及环绕所述弹性臂的外沿支撑部，所述中心活动区、弹性臂及外沿支撑部之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的中心活动区、弹性臂及外沿支撑部，所述弹性板的外沿支撑部安装于所述基座上。具体地，所述弹性臂有若干个，相邻的弹性臂之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的弹性臂。具体地，相邻间隙中的支撑桥沿所述中心活动区交错分布。具体地，所述压电片的内沿位于所述弹性板的中心活动区，所述压电片的外沿位于所述弹性板的外沿支撑部。