[发明专利]磁探头和包括该磁探头的磁场传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件，更具体的，涉及一种磁探头，还涉及一种包括该磁探头的磁场传感器。

 

背景技术

磁场传感器在现代技术中发挥了至关重要的作用，被广泛应用于很多工程和工业领域，如高密度磁记录、导航、目标检测与跟踪、防盗系统、无损测试、磁性标记和标签、地磁测量、空间研究、飞行器或者船舶上的磁场测量和人体生物磁测量。

磁场传感器种类繁多，例如：感应传感器、磁通门传感器、霍尔效应（Hall-effect）磁场传感器、磁-光传感器、巨磁阻（Giant Magneto Impedance, GMR）传感器、共振磁力仪、超导量子干涉仪（SQUID）梯度仪、TMR（Tunnel Magnetoresistance，TMR）隧道磁场传感器等。

磁场传感器的灵敏度是非常重要的参数，影响磁场传感器的实际应用。高灵敏度的SQUID梯度计10^-10-10^-14奥斯特已被用于测量磁场梯度，用于进行脑功能映射和磁偶极磁体异常检测。具有中等灵敏度10⁶-10²的磁通门传感器和GMR传感器能够测量地球磁场方向的扰动大小，可用于磁罗盘和矿产勘查。霍尔效应传感器作为非接触式开关的应用已被用于具有低灵敏度1^-106磁存储器的读出和电流测量。目前灵敏度最高的磁强计，可检测 10^-16T/(Hz)1/2的微弱磁场信号。

高性能磁场传感器的发展得益于新的磁现象的发现，即：巨磁阻抗效应（GMI），它是指磁性导体在通过一定频率的交流电流时，其交流阻抗随外加轴向磁场迅速变化。

但是，现有的磁场传感器在敏感度上和线性度上还有很大的提高空间。

 

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种高灵敏度的磁探头。所述磁探头包括：骨架，所述骨架内有腔体；磁性部件，所述磁性部件通过所述腔体贯穿所述骨架，所述磁性部件通脉冲电流；检测线圈，所述检测线圈缠绕在所述骨架外表面上。

本发明还提供一种包括该磁探头的磁场传感器，所述磁场传感器包括：振荡源电路，所述振荡源电路用于生成振荡源信号；用于检测外部磁场的磁检测电路，所述磁检测电路包括如前所述的磁探头，所述振荡源信号注入至所述磁探头中的磁部件，所述磁检测电路输出叠加超外差信号；信号调理电路，所述信号调理电路将所述振荡源信号和所述叠加超外差信号进行比对以得到外部磁场信号。

总的来说，本发明中采用了新的降噪电路调理GMI技术和高速交流GMI材料热处理技术，制成了高速超灵敏度磁性传感器，其在非制冷检测微磁场时，灵敏度达到1^-12T。解决了当前检测磁场的常温检测微磁问题，就目前GMI磁阻抗只检测到1^-9T（1nT）的磁场，实现了一种高速非制冷磁场传感器。在海洋监测传感器网络中、航道船只检测，医疗等广泛应用。本发明的磁场传感器还具有良好的线性关系，能够进行弱磁强度测量。

 

附图说明

图1为本发明的磁探头的立体图；

图2为图1中的磁探头的前视图；

图3为图1中的磁探头的横截面图；

图4为本发明的磁探头的电路原理图；

图5为图4中的金属玻璃纤维中的激励电流的波形图；

图6为图4中的激励电流的一个脉冲下，检测线圈的输出特性的波形图；

图7为图1中的金属玻璃纤维的磁特性曲线；

图8为图1中的磁探头的端部示意图；

图9为本发明的磁探头的另一实施例的前视图；

图10为图9的磁探头的横截面图；

图11为本发明的磁场传感器的电路原理图；

图12为本发明的磁场传感器中的振荡器的输出的波形图；

图13为本发明的磁场传感器中的泵电流的一个实施例的波形图；

图14为本发明的磁场传感器中的外部磁场和偏置磁场的叠加信号的波形图；

图15为本发明的磁场传感器的一个示例的电路图。

 

具体实施方式

图1显示了本发明的磁探头的立体图，图2显示了图1中的磁探头的主视图，图3显示了图1中的磁探头的横截面图。

在一个实施例中，本发明的磁探头包括：磁性部件11，骨架13，检测线圈14。