[发明专利]一种三轴磁通门探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁通门探头，特别是一种三轴磁通门探头。

背景技术

目前的一种三轴磁通门探头如US3800213A，由磁芯、骨架及测量线圈组成，其磁芯采用的是圆柱体结构，骨架采用的是两个U型交叉相扣组成的一个圆柱体结构，将磁芯装入该圆柱体骨架内，最后在圆柱体结构骨架的外侧绕制X、Y、Z三轴测量线圈；还有一种三轴磁通门探头如US005672967A，也是由磁芯、骨架及测量线圈组成，其内含三个独立的磁芯，骨架采用正六面体结构，在正六面体结构骨架的外侧绕制X、Y、Z三轴测量线圈。

专利US3800213A发明的磁芯采用的是圆柱体结构，造成磁芯在X、Y、Z三个轴空间不对称；骨架采用的是两个U型交叉相扣组成的一个圆柱体结构，磁芯在骨架内不能更好的固定。

专利US005672967A发明的磁芯采用的是三个独立的磁芯，磁芯沿三个测量线圈的空间位置不对称，故测量梯度的能力不强，测量磁场的X、Y、Z分量时相互干扰；骨架采用的是正六面体结构，占用仪器舱的体积大。

发明内容

本发明目的在于提供一种三轴磁通门探头，解决三轴磁通门探头的三个轴灵敏度不一致、测量梯度能力不强、测量磁场的X、Y、Z分量时相互干扰的问题。

一种三轴磁通门探头，包括磁芯、测量线圈，还包括测量骨架；其中测量骨架为双六面体结构，形成X轴、Y轴及Z轴，分别在X轴、Y轴及Z轴上绕制测量线圈；测量骨架中心有一个十字型的内腔，用于装置磁芯；磁芯为十字型骨架结构，由两个环正交构成，两环形状相同，环为圆环或正多边形环；磁芯与测量骨架形成的X轴、Y轴、Z轴三轴结构空间对称且同轴；磁芯骨架由无磁材料所制，导磁合金带绕制在磁芯骨架外层或导磁材料覆涂在磁芯骨架外层，激励线圈绕制在导磁合金带外层或导磁材料覆涂层外；磁芯骨架还可以由导磁材料所制，激励线圈绕制在磁芯骨架上。激励线圈、测量线圈的引线均焊接在三轴磁通门探头端面的印刷电路接线板的焊盘上。

一种三轴磁通门探头，激励线圈在激励电压的作用下，将会使磁芯的导磁率产生两种变化状态，高导磁状态和饱和状态。在地球磁场中，高导磁状态下磁芯的导磁率提高数千倍，测量线圈内的磁通密度大，而测量线圈外的磁通密度小；饱和状态下磁芯的导磁率接近空气的导磁率，测量线圈内外磁通密度相等。测量线圈内外磁通密度的变化会产生测量线圈内外的磁通量变化，测量线圈内外磁通量的变化会在测量线圈的两端产生感应电压。在激励电压的一个周期内，测量线圈共产生四个感应电压，该电压的幅值取决于磁场强度。经过相敏整流电路处理后变成一个直流电压，反馈电路再给测量线圈加一个反馈电流。该反馈电流使测量线圈产生一个磁场，抵消地球磁场。地球磁场抵消后，该直流电压变成零伏，通过测量反馈电流的大小来测量出地球磁场分量。

本发明的三轴磁通门探头，三轴一体且共用一个磁芯，占用仪器舱的尺寸小，灵敏度高，精度好，且具有三轴对称性。精确地测量地球磁场的三个分量，在磁场梯度比较大的情况下，用它测量磁场分布的数据方便准确。测量骨架的圆柱体结构，既适用于平面的安装和定位，又适应于圆柱孔中的安装和定位，保证了安装的精度，同时使磁通门容易标定。

附图说明

图1是一种三轴磁通门探头结构示意图；

图2是一种三轴磁通门探头带激励线圈的磁芯；

图3是一种三轴磁通门探头带激励线圈的磁芯装入测量骨架中。

1.磁芯骨架 2.导磁合金带 3.磁芯 4.激励线圈 5.测量骨架 6.测量线圈

具体实施方式

一种三轴磁通门探头，包括磁芯3、测量线圈6，还包括测量骨架5。其中测量骨架5为双六面体结构，形成X轴、Y轴及Z轴，测量骨架5中心有一个十字型的内腔，用于装置磁芯3。磁芯3为十字型骨架结构，由两个圆环正交构成，磁芯骨架1由无磁材料所制，导磁合金带2绕制在磁芯骨架1外层，激励线圈4绕制在导磁合金带2外层。在测量骨架5绕制测量线圈6；磁芯3与测量骨架5形成的X轴、Y轴、Z轴三轴结构空间对称且同轴；激励线圈4、测量线圈6的引线均焊接在三轴磁通门探头端面的印刷电路接线板的焊盘上。

激励线圈4在激励电压的作用下，将会使磁芯3的导磁率产生两种变化状态，高导磁状态和饱和状态。在地球磁场中，高导磁状态下磁芯3的导磁率提高数千倍，测量线圈6内的磁通密度大，而测量线圈6外的磁通密度小；饱和状态下磁芯3的导磁率接近空气的导磁率，测量线圈6内外磁通密度相等。测量线圈6内外磁通密度的变化会产生测量线圈6内外的磁通量变化，测量线圈6内外磁通量的变化会在测量线圈6的两端产生感应电压。在激励电压的一个周期内，测量线圈6共产生四个感应电压，该电压的幅值取决于磁场强度。经过相敏整流电路处理后变成一个直流电压，反馈电路再给测量线圈6加一个反馈电流。该反馈电流使测量线圈6产生一个磁场，抵消地球磁场。地球磁场抵消后，该直流电压变成零伏，通过测量反馈电流的大小来测量出地球磁场分量。