[发明专利]一种磁膜电感传感器

说明书

本发明提供一种磁膜电感传感器，两层磁性膜之间设置分裂式线圈，所述磁性膜上下完全覆盖所述分裂式线圈；所述分裂式线圈整体为矩形螺旋平面结构，所述分裂式线圈在平行于其矩形长边方向的边均由一条导体组成，所述分裂式线圈在平行于所述矩形短边方向的边均由平行且间隙不为零的若干条导体组成，所述若干条导体的宽度之和等于或者小于所述长边方向的所述一条导体的宽度，所述分裂式线圈的拐角处由所述一条导体和所述若干条导体连接。通过本发明磁性膜对电感的增益提高数倍，有效提高了传感器的灵敏度；并且矩形长边方向的磁场灵敏度大于短边方向的磁场灵敏度，抑制了传感器的轴间串扰。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种高灵敏度的磁膜电感传感器。

背景技术

磁传感器是用途最广泛的传感器之一，通过磁场测量可以直接或者间接测量很多种物理、化学、生物等参数。平面线圈和软磁材料复合，可以形成电感型磁场传感器，传感的物理机理是被软磁材料覆盖的平面线圈的电感量是软磁材料的磁导率的函数，而材料的磁导率又随着外加磁场变化，因此通过测量线圈电感可以传感磁场。平面线圈结构元器件，结构简单，制作方便，特别适合采用微加工工艺进行大批量生产，不仅仅极大地降低器件的成本，而且可以显著提高器件性能的稳定性和一致性。

被磁性薄膜覆盖的线圈，和线圈放入无限大磁性介质空间的情况不同，它的电感值不是简单和磁性材料的相对磁导率成正比，而是和材料的相对磁导率有较为复杂的函数关系，该函数的参数由膜间间距、磁性膜的几何参数包括厚度、宽度和线圈的导体宽度确定。这些参数确定线圈的电感值随磁性膜磁导率变化程度，即传感器的灵敏度。

另一方面,软磁材料各个方向都能够被磁极化，当软磁材料加工成薄片或者薄膜，平面内两个相互垂直方向都能磁极化，而且平面内的两个方向一般都是易极化方向，极化性能差异不大，因此平面内两个相互垂直方向的磁导率以及变化的特性也差异不大。磁场是矢量场，测量磁场，就要求磁场传感器有方向选择性：单个磁传感器应该只对单轴敏感，对其他轴方向的磁场不敏感。在磁性膜线圈复合电感磁传感器中，由于平面线圈，即使设计成矩形，通过线圈的电流在磁性膜中引起的磁极化也会主要产生在相互垂直的两个方向，因此磁性膜平面内两个相互垂直方向的磁场都能够引起传感响应，这就是磁传感器的轴间交叉串扰敏感。

因此需要合适设计提高磁膜电感传感器的灵敏度并且解决轴间串扰问题。

发明内容

为提高传感器的灵敏度、抑制传感器的轴间串扰问题，本发明提供一种磁膜电感传感器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种磁膜电感传感器，两层磁性膜之间设置分裂式线圈，所述磁性膜上下完全覆盖所述分裂式线圈；

所述分裂式线圈整体为矩形螺旋平面结构，所述分裂式线圈在平行于其矩形长边方向的边均由一条导体组成，所述分裂式线圈在平行于所述矩形短边方向的边均由平行且间隙不为零的若干条导体组成，所述若干条导体的宽度之和等于或者小于所述长边方向的所述一条导体的宽度，所述分裂式线圈的拐角处由所述一条导体和所述若干条导体连接；

所述磁性膜沿所述分裂式线圈的矩形长边方向的长度大于或者等于沿所述矩形短边方向的长度。

进一步的，所述分裂式线圈从所述矩形螺旋中心顺时针或者逆时针螺旋。

进一步的，所述分裂式线圈在平行于所述矩形长边方向的边均由一条导体组成，每条所述导体的宽度相等。

进一步的，所述分裂式线圈在平行于所述矩形短边方向的边均由平行且间隙不为零的若干条导体组成，所述若干条导体的宽度相等。

进一步的，所述分裂式线圈的所述矩形长边方向为传感器的敏感方向。

进一步的，所述分裂式线圈通过溅射、镀膜、印刷和3D打印中的任意一种方式制作。