[发明专利]一种基于柔性电路板的巨磁阻抗效应传感探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于柔性电路板的巨磁阻抗效应传感探头，该探头放置 在被探测磁场内，其引出线的两端的电气特性随外磁场的变化表现为巨磁阻 抗的变化特性。本发明属磁场探测技术领域。

背景技术

非晶或纳米晶合金材料制成的磁性合金丝或磁性合金带在一定的频率范 围内的交流阻抗值随外磁场的变化而发生显著变化的现象被称为巨磁阻抗效 应。巨磁阻抗效应为研发新型的小体积、高灵敏磁探测器件提供了可能。

在2005年4月的日本名古屋举办的国际磁学业洲会议(INTERMAG Asia 2005)上发表了一篇题目为《采用MI传感器的加速度表(Accelerometer Using MI Sensor)》的文章。在这篇文章中，作者描述了一种巨磁阻抗传感探头，其 结构如图1所示。该探头在磁性合金丝的两端引出导线，导线和传感器下方 的引线焊盘相连。该传感器还包含一个以磁性合金丝为轴线绕制的、用于产 生偏置磁场的微型线圈，其引线焊盘也在传感器的下方。该巨磁阻抗效应传 感探头存在易受干扰、尺寸大、灵敏度低的缺点。理论和实验研究表明，在 磁性合金丝或带附近的外磁体会对其阻抗特性产生加性的附加阻抗。该设计 结构所构成的电流回路所围绕的面积大，容易耦合空间电磁波，影响阻抗测 量。同时，加载在合金丝上用于测量阻抗的高频激励电流所产生的磁场也容 易辐射到空间中。如果附近有外磁体，则会产生较大的附加阻抗。这将降低 阻抗变化率，影响磁场探测的灵敏度。理论和实验还表明，磁性合金丝或带 沿轴线方向放置在均匀磁场中时，虽然丝的直径或带的厚度很小，但是其内 部磁场分布并不均匀，中间强，向端部逐渐变弱。在内部磁场较弱的位置， 单位长度的阻抗随外磁场变化率将较低。已有的传感探头的导线直接连接合 金丝两端，即所测阻抗包含丝的两端，所以探测灵敏度低。要提高探测灵敏 度，则势必需要增加合金丝的长度与其直径的比例，这将增加探头尺寸。同 时，端部效应的存在也使得合金丝的尺寸稍有变化时，其阻抗变化特性将发 生较大的改变，探头生产加工时的一致性差。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于柔性电路板的巨磁阻抗效应传感探头，用 以克服上述已有的巨磁阻抗效应传感探头的不足，降低外磁体和端部效应对 传感探头巨磁阻抗效应的影响，能够灵活适应被探测空间的尺寸，具有一致 的巨磁阻抗特性，同时提高传感探头探测磁场的灵敏度。

本发明一种基于柔性电路板的巨磁阻抗效应传感探头，其特征在于：

厚度小于500μm的双层柔性电路板的两个电路层具有两条重合、且长度 超过磁性合金丝的端部效应临界长度的直导线；两条导线在一端通过过孔短 接，另一端各有一个引线焊盘；两个引线焊盘通过双股导线引出，以提供巨 磁阻抗效应的传感电信号；其中一条导线的中央断开一段长度小于待测磁场 宽度的间隙，并在间隙两侧具有两个焊盘；将一根平放在所述柔性电路板导 线上方且与导线等长的磁性合金丝的中间段，通过常温焊接点接入到两个焊 盘上；通过无粘性绝缘薄膜将磁性合金丝沿导线方向伸直并贴附在柔性电路 板表面；通过粘性绝缘薄膜固定无粘性绝缘薄膜和磁性合金丝，从而构成整 个传感探头。所述的端部效应临界长度是在轴向的静磁场作用下磁性合金丝 中间段的内部磁场强度能够达到外加磁场强度的磁性合金丝最小长度，为已 知值。此外，上述的一种基于柔性电路板的巨磁阻抗效应传感探头，也可以 采用磁性合金带代替磁性合金丝。在所述柔性电路板表面，垂直于所述间隙 的两侧各有两段标线，用于标记磁场的探测点。