[发明专利]一种磁传感器

说明书

本发明提供了一种磁传感器，包括：压磁组件，包括第一压磁元件和第二压磁元件；磁致伸缩组件，包括第一磁致伸缩元件和第二磁致伸缩元件；压电组件，包括第一压电元件、第二压电元件、第三压电元件和第四压电元件；第一压电元件和第二压电元件电连接至电源电路产生第一形变，第一形变施加至第一压磁元件和第二压磁元件以生成交变磁场H_AC；交变磁场H_AC和被测磁场H_DC叠加形成磁回路，第一磁致伸缩元件形成第二形变，第二磁致伸缩元件形成第三形变，第二形变和第三形变分别于第三压电元件和第四压电元件上形成第一电势和第二电势，磁传感器计算被测磁场H_DC的磁场强度。由此，可将其应用至低至约10pT的磁场，扩大使用场景至如心磁图或脑磁图的绘制上。

技术领域

本发明涉及传感器设备领域，尤其涉及一种磁传感器。

背景技术

传感器技术已经成为制约现代化进步的一项重要技术，而传感器的发展经历了从普通到高精度，昂贵到大众化的一个发展过程，发展廉价、高精度、低功耗的传感器已经成为目前传感器发展的一个大趋势。

磁传感器作为传感器大类中的一种，在现代科学技术的发展中扮演着越来越重要的作用，其可靠性和灵活性也使其应用变得越来越广泛。从类型上分，磁传感器可以分为：感应线圈型(Search coil)、霍尔效应型(Hall effect)、磁电阻型(AMR或GMR)、磁隧道型(MTJ或SDJ)、磁光型(Magneto-optical)、光泵型(Optically pumped)、磁二极管型(Magneto-diode)、磁三极管型(Magneto-transistor)、原子磁力型(Nuclearprecession)、磁通门型(Fluxgate)、磁电型(magnetoelectric)、超导量子干涉型(SQUID)等。

目前的磁电型传感器主要由磁致伸缩材料和压电材料通过层叠复合的方式来获得磁电效应，其工作原理是：当磁场作用到磁电传感器时，磁致伸缩材料发生形变，通过界面力的耦合将形变传递给压电材料，从而使压电材料发生形变，通过压电材料的正压电效应输出电荷，从而实现了磁到电的转换。

现有的磁电型传感器由于结构上的限制，对于低磁场强度的环境检测能力较弱，从而在使用场景上受限。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种磁传感器，可将其应用至低至约10pT的磁场，扩大使用场景至如心磁图或脑磁图的绘制上。

本发明公开了一种磁传感器，用于检测一被测磁场H_DC，包括：

压磁组件，压磁组件包括相对而设的第一压磁元件和第二压磁元件；

磁致伸缩组件，磁致伸缩组件包括相对而设的第一磁致伸缩元件和第二磁致伸缩元件，分设于第一压磁元件和第二压磁元件的同侧或法向侧；

压电组件，压电组件包括沉积在第一压磁元件下方的第一压电元件、沉积在第二压磁元件下方的第二压电元件、沉积在第一磁致伸缩元件下方的第三压电元件和沉积在第二磁致伸缩元件下方的第四压电元件；

第一压电元件和第二压电元件电连接至一电源电路产生第一形变，第一形变施加至第一压磁元件和第二压磁元件以生成一交变磁场H_AC；

交变磁场H_AC和被测磁场H_DC叠加形成磁回路，使得第一磁致伸缩元件形成第二形变，第二磁致伸缩元件形成第三形变，第二形变和第三形变分别于第三压电元件和第四压电元件上形成第一电势和第二电势，磁传感器基于第一电势和第二电势计算被测磁场H_DC的磁场强度。

优选地，第一磁致伸缩元件和第二磁致伸缩元件分设于第一压磁元件和第二压磁元件的法向侧，以形成一矩形磁感应层；

第一磁致伸缩元件、第二磁致伸缩元件、第一压磁元件和第二压磁元件设于同一水平层上。