[实用新型]弱磁感应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别是涉及一种弱磁感应器，可广泛应用于以弱磁为检测对象的磁探测领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展和国民安全意识的提高，由金属构件瑕疵和损伤带来的安全性问题越来越受到产品使用者的重视，而金属构件的损伤无法用肉眼来识别，传统检测方法主要采用主动方式探伤，比如超声波探伤，此种方式灵敏度较低，被测响应信号噪声较大，导致测量误差较大，无法识别金属的细微损伤。

弱磁感应器广泛应用于以弱磁为检测对象的磁探测领域，在精密遥感定位、交通工具探测和铁磁型构件探伤技术皆有广泛应用。目前，弱磁测量技术已深入到工业、农业、国防、生物、医学和航空航天等各个领域。

弱磁感应器以非晶金属作为电感磁芯，应用非晶金属在外界磁场作用下极易饱和及在临界饱和状态下具有较大变化磁导率特性，线圈电感在被测磁场感应下其电感量会有较大变化，将此电感与外围电路配合组成串联谐振电路，当有电感轴向的外界磁场变化时，电感量会急剧变化，直接导致电容端电压信号幅值的剧烈变化，即将外界磁场转化为电信号，从而有效探知外界磁场的变化。

实用新型内容

本实用新型根据金属构件在空间上表现出固定磁场的特性，设计出一种被动弱磁感应器，能有效感应出金属构件因瑕疵和损伤表现出的特性弱磁场。

本实用新型所采用的技术方案：

一种弱磁感应器，含有电源模块、驱动模块、谐振平衡电路和半波整流放大电路，电源模块为弱磁感应器提供工作所需的电压，所述驱动模块采用ALTERA公司的以CPLD为核心的任意一种可编程逻辑器件，通过软件编程对晶振进行分频得到方波信号，作为RLC串联谐振电路工作所需的驱动信号，谐振平衡电路由RLC串联谐振电路和磁驱动平衡电感组成，所述谐振平衡电路输出端连接半波整流放大电路，通过半波整流放大电路输出磁感应信号。

所述的弱磁感应器，电源模块由同步降压转换器QX3406、高频开关电容电压转换器TC1221和外围无源元件组成，为弱磁感应器提供工作所需的电压+3.3V和-3.3V。

所述的弱磁感应器，半波整流放大电路包括一个跟随器和一个集成运算放大器，谐振平衡电路输出谐振信号通过跟随器接入集成运算放大器，通过集成运算放大器输出磁感应信号。

所述的弱磁感应器，谐振平衡电路中RLC串联谐振电路的电感L1和磁驱动平衡电感L2皆由以非晶金属作为磁芯的电感线圈组成，L1和L2装配时轴心平行，间距为3mm～5mm，为降低L1对L2的互感影响，L2线圈匝数要远远大于L1线圈匝数，L2非晶金属磁芯数量也要远远多于L1线圈磁芯，理论数据参数由公式                                                 确定，式中，L-线圈电感，μ-磁导率，n-单位长度匝数，τ-线圈体积。

本实用新型的有益积极效果：

1、本实用新型弱磁感应器，设计科学合理，灵敏度高，能有效感应出金属构件因瑕疵和损伤表现出的特性弱磁场。驱动模块采用ALTERA公司的以CPLD为核心器件，型号为EPM3032ALC44的集成电路，应用CPLD的目的就是可以灵活配置参数，改变驱动信号频率。一旦弱磁感应器定型后，也可由分立元件如计数器或D触发器得到驱动频率信号，这样可以弱磁感应器的功耗和体积，利于弱磁感应器的小型化。

2、本实用新型弱磁感应器，电源模块由同步降压转换器QX3406、高频开关电容电压转换器TC1221和外围无源元件组成,该电源模块能够在外界较宽电压输入范围内（2.5V～5.5V）为弱磁感应器提供工作所需的电压+3.3V和-3.3V，它具有较高的电源能量转换效率，能有效降低外界供电系统的功耗，使该感应器便于在任何设备仪器上实用，尤其利于在便携式仪器系统中的应用。

3、本实用新型弱磁感应器，结构简单，设计合理，具有功耗低，集成度高，体积小、灵敏度高的特点。

附图说明

图1：本实用新型弱磁感应器原理框图；

图2：本实用新型弱磁感应器电源模块电路原理图；

图3：本实用新型弱磁感应器谐振电感结构原理图；

图4：本实用新型弱磁感应器驱动电路原理图；

图5：本实用新型弱磁感应器半波整流放大电路原理图。

具体实施方式