[实用新型]一种基于非晶薄带磁感应效应的磁场传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁场传感器，尤其涉及一种基于非晶薄带磁感应效应的磁场传感器。

背景技术

1960年，美国的Duwez教授用快淬急冷的工艺成功制作了厚度为数十个微米的薄带，通过这种方法开发出的非晶软磁合金具有非常优异的软磁性能。磁阻抗效应早在1935年就被俄罗斯人Harrison发现，但由于当时材料和应用领域的限制并没有引起注意。1992年日本名古屋大学的Mohri等人发现：当直径为15-120μm的CoFeSiB非晶丝通以高频电流时，丝两端感生的电压幅值随外磁场而发生非常灵敏的变化，他们把这一现象称为巨磁电感效应(Giant Magnet-inductive effect)。接着，关于非晶丝、非晶带以及其它多种材料中的巨磁电感和巨磁阻抗效应的报道陆续发表。研究结果表明，当交流驱动电流的频率较低时(1-10kHz)，趋肤效应不明显，阻抗中的电阻分量几乎不受到外磁场影响，交流电压的变化主要来自细丝的电感分量，因而这时称为巨磁电感效应。当交流电流的频率较高时(0.1-10M Hz)，趋肤效应变得很重要，这时阻抗中的电阻分量和电感分量同时受到外磁场影响，而称为巨磁阻抗效应。称为巨磁阻抗效应(GiantMagneto-impedance effect)，简称GMI效应。

1994年，日本的L.V.Panina，西班牙的J.Velazquez和R.S.Beach等人在研究“巨磁电感效应”和“交流巨磁阻效应”机理时发现，二者实质上只是交流阻抗(Z)的损耗部分即实部(R)和电感部分即虚部(X)在不同交变频率下随外加磁场变化的结果，它们具有共同的经典电磁学起源。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种基于非晶薄带磁感应效应的磁场传感器，该磁场传感器可实现任意方向的磁场测量。

本实用新型是这样来实现的，它包括正弦交流信号发生器、非晶薄带、峰值检波器、AD转换器、数字显示器，其特征是正弦交流信号发生器连接非晶薄带，非晶薄带连接峰值检波器，峰值检波器连接AD转换器，AD转换器连接数字显示器，非晶薄带上分别绕有自感线圈和偏置线圈。

本实用新型所述的非晶薄带为微稀土化铁基非晶纳米晶薄带。

本实用新型的技术效果是：(1)微稀土化铁基非晶纳米晶薄带不仅具有高的磁导率、低的矫顽力和损耗及良好的高频性能，微稀土化铁基非晶纳米晶薄带对应力变化不敏感，可以减小加工过程的应力对非晶薄带性能的影响；(2)只用了一个自感线圈和偏置线圈，并选用了低频(30kHz左右)正弦交流电压，使传感器的结构简单，成本较低；(4)在非晶薄带的轴向施加一个偏置磁场，用来调节磁芯的工作点，实现在小磁场范围内测量磁场的大小和方向。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型正弦交流信号发生器的电路图。

图3为本实用新型峰值检波器的电路图。

图4为本实用新型AD转换器的电路图。

图5为本实用新型数字显示器的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是这样来实现的，它包括正弦交流信号发生器1、非晶薄带2、峰值检波器3、AD转换器4、数字显示器5，其特征是正弦交流信号发生器1连接非晶薄带2，非晶薄带2连接峰值检波器3，峰值检波器3连接AD转换器4，AD转换器4连接数字显示器5，非晶薄带2上分别绕有自感线圈和偏置线圈。

如图2所示，通过调节RP1、RP2可改变正弦信号的幅值和频率，输出稳定的正弦信号，该电路还可输出同频率的方波(R4)、三角波(C18)。

如图3所示，通过两级运算放大器，得到线圈两端的峰值电压，误差在5mv内。

如图4所示，将模拟信号的电压转换成数字信号(数字转换是将其转换为二进制数如如果电压是0-8v转换成4位二进制数，它的范围是0000到1111共24＝16，，也就是把8分成16份，每份0.5，0101＝5*0.5v＝2.5v，电路中芯片AD0804的P1^0到P1^7以高低电平0，1表示的八位二进制数代表一个电压)以便单片机处理和显示，以上八位的就是把最高电压分为2⁸＝256份，电压在5v以内精度就约为0.02v。

如图5所示，单片机STC89C52的10到17端口接收AD0804的P1^0到P1^7的信号，就是把电压信号读入单片机，然后通过拟合的公式计算出相应的值，通过32到39端口输出高低电平(八位二进制数)，进入液晶显示器，显示出对于的数字和字符。