[发明专利]兼具宽量程与高灵敏度的磁传感器、其制备方法与使用方法

说明书

本发明提供了一种兼具宽量程与高灵敏度的磁传感器、其制备方法与使用方法。该磁传感器包括弹性基体，非晶丝，磁性材料与电极，非晶丝与磁性材料分别位于弹性基体上或者嵌入弹性基体中，工作状态时非晶丝与电极形成导电回路，当磁场较小时，利用非晶丝的巨磁阻抗效应使阻抗发生变化，当磁场较大，磁性材料与磁场相互作用，带动弹性基体发生形变，从而使非晶丝产生应力，利用非晶丝的巨应力抗效应使阻抗发生变化。该磁传感器结构简单，不仅能够实现高灵敏度的磁场探测，而且能够实现宽量程的磁场探测，因此在磁传感器技术领域中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及磁场探测技术，具体涉及一种兼具宽量程与高灵敏度磁传感器、其制备方法与使用方法。

背景技术

磁传感器是传感器中的一个重要组成部分，把磁学信号或者其他物理量按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。经过近一个世纪的发展，磁场传感器在人类社会生活的各个方面发挥着越来越来重要的作用，每年，全世界有数十亿的磁传感器投入使用。伴随着磁传感器的日臻完善，各行各业对其提出了越来越高的要求，尤其是要求其探测精度越来越高，同时要求其使用量程越来越宽，进一步拓宽应用领域，以满足实际应用的需求。因此，具有高的探测精度同时具有宽的使用量程是磁传感器新的发展方向之一，也越来越受到了研究学者的广泛关注。

目前，较为常见的磁传感器类型主要有：霍尔(Hall)传感器、磁通门和电流感应磁传感器、磁电阻型传感器等。根据目前的研究现状，室温下磁传感器的探测精度与量程通常顾此失彼。因此，制备既满足高的探测精度又能实现宽的探测量程的磁场传感器仍然是一大挑战，寻求新型的磁传感器是目前努力的方向之一。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种磁传感器，能够兼顾宽的磁场探测量程与高的磁场探测灵敏度。

为了实现上述技术目的，本发明采用非晶丝，非晶丝具有巨磁阻抗效应与巨应力阻抗效应，当磁场较小时，利用非晶丝的巨磁阻抗效应使阻抗发生较大变化，从而能够高灵敏度地探测磁信号，当磁场较大时，考虑到非晶丝的巨磁阻抗效应饱和，阻抗变化不明显，因此结合磁性材料与磁场的相互作用而对非晶丝施加应力，利用非晶丝的巨应力阻抗效应使阻抗发生较大变化，从而实现高灵敏、宽量程地探测磁信号。

即，本发明提供的技术方案为：兼具宽量程与高灵敏度的磁传感器，包括弹性基体，非晶丝，磁性材料与电极；

所述非晶丝位于弹性基体上或者嵌入弹性基体中；

所述磁性材料位于弹性基体上或者嵌入弹性基体中；

工作状态时，非晶丝与电极形成导电回路；

施加磁场时，磁性材料与磁场相互作用，带动弹性基体发生形变，从而使非晶丝产生应力。

所述的非晶丝材料不限，包括Co、Fe、Ni基非晶材料，作为优选，采用磁导率高的Co基非晶丝。

作为一种实现方式，所述导电回路中非晶丝有若干段，导电回路中还包括用于连接各段非晶丝的导电连接件。所述导电连接件材料不限，可以是液态金属或者固态金属。

所述的磁性材料不限，包括钕铁硼、钐钴、铝镍钴、铁氧体永磁材料等磁性材料，作为优选，采用钕铁硼材料。

所述的弹性基体材料不限，包括硅橡胶、聚酰亚胺等弹性材料。

作为一种实现方式，所述的磁传感器呈悬臂梁式结构，包括固定侧与自由侧，作为优选，所述磁性材料与导电回路均位于自由侧，作为进一步优选，所述磁性材料位于自由侧的端部，作为最优选，所述磁性材料位于非晶丝两侧，且磁化方向相同。

作为另一种实现方式，所述的磁传感器呈桥式结构，即，两端固定，所述导电回路位于两端之间。作为优选，所述磁性材料位于非晶丝上方或者下方，并且与非晶丝之间电绝缘。