[发明专利]一种基于隧道磁阻效应的高灵敏微位移检测装置

权利要求书

1.一种基于隧道磁阻效应的高灵敏微位移检测装置，其特征在于：包括下层基板部分(1)、上层基板部分(2)，所述上层基板部分(2)设置在下层基板部分(1)的上方，所述下层基板部分(1)与上层基板部分(2)相互平行，所述下层基板部分(1)与上层基板部分(2)之间无接触；

所述下层基板部分(1)包括下层基座(101)、回折蛇形线圈(102)，所述回折蛇形线圈(102)固定在下层基座(101)上；

所述上层基板部分(2)包括上层基座(201)、第一隧道磁阻结桥接结构(202)、第二隧道磁阻结桥接结构(203)、细分处理模块(204)、信号传输线(205)，所述第一隧道磁阻结桥接结构(202)、第二隧道磁阻结桥接结构(203)均固定在上层基座(201)上，所述第一隧道磁阻结桥接结构(202)、第二隧道磁阻结桥接结构(203)均通过信号传输线(205)与细分处理模块(204)连接；

所述回折蛇形线圈(102)采用回折型结构，所述回折蛇形线圈(102)包括线圈部分(1021)、空隙部分(1022)，所述线圈部分(1021)与空隙部分(1022)交错排列在下层基座(101)上；所述第一隧道磁阻结桥接结构(202)设置在线圈部分(1021)的正上方，所述第二隧道磁阻结桥接结构(203)设置在空隙部分(1022)的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁阻效应的高灵敏微位移检测装置，其特征在于：所述细分处理模块(204)包括整流模块(2041)、反正切变换模块(2042)、模数转换模块(2043)，所述整流模块(2041)通过信号传输线(205)分别与第一隧道磁阻结桥接结构(202)、第二隧道磁阻结桥接结构(203)连接，所述整流模块(2041)连接有反正切变换模块(2042)，所述反正切变换模块(2042)连接有模数转换模块(2043)。

3.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁阻效应的高灵敏微位移检测装置，其特征在于：所述第一隧道磁阻结桥接结构(202)、第二隧道磁阻结桥接结构(203)均包括有第一磁阻桥路(2021)、第二磁阻桥路(2022)、电源(2023)，所述第一磁阻桥路(2021)、第二磁阻桥路(2022)之间并联连接，所述第一磁阻桥路(2021) 包括第一正相关磁阻结(TMR11)、第一负相关磁阻结(TMR12)，所述第一正相关磁阻结(TMR11)与第一负相关磁阻结(TMR12)串联连接，所述第二磁阻桥路(2022)包括第二正相关磁阻结(TMR21)、第二负相关磁阻结(TMR22)，所述第二正相关磁阻结(TMR21)与第二负相关磁阻结(TMR22)串联连接，所述电源(2023)并联连接在第一磁阻桥路(2021)和第二磁阻桥路(2022)的两端。

4.根据权利要求3所述的一种基于隧道磁阻效应的高灵敏微位移检测装置，其特征在于：所述第一隧道磁阻结桥接结构、第二隧道磁阻结桥接结构中输出电压的计算方法为：

R₁₁＝R₀-K·B₁

R₁₂＝R₀+K·B₁

R₂₁＝R₀-K·B₂

R₂₂＝R₀+K·B₂

得出输出电压

所述R₁₁为第一正相关磁阻结的电阻，所述R₁₂为第一负相关磁阻结的电阻，所述R₂₁为第二正相关磁阻结的电阻，所述R₂₂为第二负相关磁阻结的电阻，所述K为磁阻结电阻与磁场强度的相关系数，所述B₀为静磁场，所述A为调制深度，所述D为回折蛇形线圈的间距，所述d为第一隧道磁阻结桥接结构与第二隧道磁阻结桥接结构的间距，所述R₀为初始阻值，所述B₁为第一正相关磁阻结、第一负相关磁阻结的感应磁场强度，所述B₂为第二正相关磁阻结、第二负相关磁阻结的感应磁场强度，所述x为位移的距离，所述V_a为第一磁阻桥路的输出电压，所述V_b为第二磁阻桥路输出的电压，所述V₀为电源电压。