[实用新型]微弱磁场测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁场测量领域，是对使用霍尔传感器的测量装置的改进。

背景技术

霍尔效应磁传感器在磁场测量中转换速率高，线性响应好，既可以用于测量恒定磁场也可以用于测量交变磁场。但在小于1mT的弱磁场中，霍尔传感器输出的信号也很弱，极容易湮没在测量系统的干扰和噪声中。若要得到较大的输出信号，需要增加工作电流，但此举会影响霍尔元件的热性能。因此，应用普通霍尔效应磁传感器难以测量微弱磁场。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种微弱磁场测量装置。

本发明的技术方案如下：

微弱磁场测量装置，包括组合式磁场传感器，所述组合式磁场传感器包括霍尔片及软磁材料棒，霍尔片的法向与软磁材料棒的轴向同向，所述微弱磁场测量装置还包括与霍尔片电连接的霍尔片电源，与霍尔片电连接的输出电信号放大电路。

进一步的，霍尔片固定于软磁材料棒的一端，霍尔片与软磁材料棒电绝缘。

进一步的，还包括用于软磁材料棒退磁的退磁装置。

进一步的，所述退磁装置包括外套于软磁材料棒的线圈及与线圈相连的交流退磁电路。

进一步的，还包括与输出电信号放大电路电连接的磁场强度显示模块和/或与输出电信号放大电路电连接的输出接口电路。

进一步的，组合式磁场传感器还包括另一软磁材料棒，该两根软磁材料棒共轴，霍尔片设置在两根软磁材料棒之间，霍尔片与两根软磁材料棒都电绝缘。

本发明将霍尔片与较大长径比的棒状软磁材料配合使用，使霍尔片的工作面与棒的轴向垂直，也即霍尔片的法向与软磁材料棒的轴向同向。由于软磁材料具有比空气高的磁导率，则当存在外部磁场时，只要磁场方向在棒的轴向上的分量不为零，进入霍尔片的工作面的磁通将比不采用此装置时更多。采用此设计，可提高相同被测磁场大小时霍尔片的输出信号强度，改善探测性能。其工作原理解释如下。

一个棒状磁体轴向水平放置于磁场方向，受到方向从左到右的磁场磁化以后，在磁体的右端出现北极N，左端出现南极S。磁力线从N出发，终止于S。在磁体内部，磁力线从N到S，起着退磁的作用，称为退磁场。退磁场在两个极面处最大，在磁棒中心最小。

由于磁性材料的磁化状态要受到退磁场的影响，设外加磁场为H₀。由于材料受到退磁场H_d的作用，作用于材料的有效磁场Hs为

H_s=H_o+H_d

磁体的退磁场H_d与磁化强度Ms成正比，N为退磁因子，决定于磁体的形状。

Hd=-NMs=-NJμ0]]>

一般情况下，退磁场Hd或退磁因子N沿磁体长度改变，越靠近两端，退磁效应越强。

磁棒中心截面上的磁感应强度Be通常用下式表示，J为磁棒中心处的本征磁感应强度。

B_e=μ₀H+J+μ₀H_d

=J+μ0(H-NJμ0)]]>

若认为某处的地磁场为水平的均匀磁场，由

B=μ₀H