[发明专利]一种磁传感装置

说明书

本发明公开了一种磁传感装置，包括谐振模块、伸缩模块和测频模块；谐振模块与伸缩模块通过耦合的方式连接，测频模块通过电极与谐振模块相连；谐振模块包括一个单独的谐振器，通过接收测频模块的电压信号产生谐振振动；伸缩模块采用磁致伸缩材料，通过接受外部磁场的变化，将磁致伸缩效应产生的应力和弹性模量的变化反馈给谐振模块；测频模块用于驱动谐振模块的谐振振动，并通过测量谐振模块工作状态的变化，获取外部磁场信号。本发明提供了一种单梁谐振器的磁传感装置，将磁场变化转换为谐振器频率变化，实现低成本、高灵敏度的磁场测量。

技术领域

本发明属于传感器领域，更具体地，涉及一种磁传感装置。

背景技术

磁传感器的应用十分广泛，已在工业、国防、科技、医疗等领域都发挥着重要作用，是现代传感器产业的一个主要分支。尤其是矢量磁传感器，如霍尔传感器、各向异性磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧道磁电阻传感器、巨磁阻抗传感器和磁电传感器等微小型传感器，因其价格低廉、体积小、功耗低等特点，在低成本的电流测量、位置检测、速度检测、硬盘磁头、无损检测等方面应用更是广泛。但是上述低成本磁传感器都还存在低频1/f噪声比较大的问题，在对准直流磁场的测量时难以实现更高精度测量，如地磁探测、磁异常探测与定位等应用。

谐振式传感器采用某种谐振器的固有振动频率随被测对象的变化而变化的原理进行测量。采用谐振式原理的传感器，如谐振式压力传感器、应力/应变传感器、加速度传感器、温度传感器、气体传感器等，具有数字化输出、量化误差小、线性度高、精度高的特点，常用于高精度测量领域。

磁电型磁传感器也有用到磁致伸缩材料与压电材料的耦合，但是其原理是将磁致伸缩材料因被测磁场变化而产生的应变传递到压电材料上，从而在压电材料上引起输出电压变化，与谐振式原理还有较大区别。磁电型磁传感器检测输出的是压电材料的输出电压信号，而不是其振动频率信号。近些年，也有少量研究人员设计了几种采用MEMS技术加工的谐振式磁传感器，但其大多采用线圈电流在磁场中受到的洛伦兹力来改变谐振器的固有频率的方法，灵敏度低、功耗大、结构可靠性也低。总而言之，需要一种更好的方式来实现谐振式磁场测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种磁传感装置，旨在解决现有的谐振式传感器测量磁场存在的成本高、精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁传感装置，包括谐振模块、伸缩模块和测频模块；

谐振模块与伸缩模块通过耦合的方式连接，测频模块通过电极与谐振模块相连；

谐振模块包括一个单独的谐振器，通过接收测频模块的电压驱动信号产生谐振振动，并且在伸缩模块应力和弹性模量的变化的反馈下工作状态发生改变；伸缩模块采用磁致伸缩材料，通过接受外部磁场的变化，将磁致伸缩效应产生的应力和弹性模量的变化反馈给谐振模块；测频模块用于驱动谐振模块的谐振振动，并通过测量谐振模块工作状态的变化，获取外部磁场信号。

优选地，谐振模块与伸缩模块耦合的方式可以为镀膜、涂覆、粘贴、焊接或者化学合成等方法，但不局限于这几种方式。

优选地，测频模块与伸缩模块相连的方式包括引线或者倒装锡球封装。

优选地，外部磁场的变化包括磁场幅度的变化和磁场频率的变化。

优选地，测频模块用于驱动谐振模块的谐振振动的方式可以采用压电激励、电场激励、电磁激励、热激励、激光激励等，但不局限于这几种方式。

优选地，谐振模块的工作状态包括谐振器的谐振频率。