[发明专利]基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构

说明书

本发明涉及传感器领域，特别是一种基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构。一种基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构，包括基底外壳、溶液腔体和无圈磁芯磁感单元，所述基底外壳的内部中空且上端敞口设置，其外侧壁上设有激励线圈，所述溶液腔体固定在所述基底外壳内，其上设有注液口，其用于填充自由基溶液，所述溶液腔体设有沿其中轴线设置并贯穿其设置的空心通孔，所述无圈磁芯磁感单元设置在所述空心通孔内，所述无圈磁芯磁感单元上设有量子隧道单元。本发明所述的基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构，改善测量系统在动态背景干扰下的鲁棒性，提高磁测系统在实际工程中的精度、效率、稳定度等。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是一种基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构。

背景技术

磁场作为地球的基本物理场之一，能反应地球内部物质成分分布和地质结构信息，一般以地磁场为界限，低于此范围即为弱磁场。弱磁测量仪器的研制不仅在地球物理领域、空间磁测等传统领域上有重要的研究价值，而且在医学领域也有巨大的潜力，尤其是在无损探测人体等方面。根据较为成熟的磁性测量方法和工作原理，各种各样的磁传感器相继问世，其中，在弱磁测量领域应用比较广泛的包括磁通门传感器、感应式磁传感器、超导量子干涉仪传感器、光泵浦传感器、共振传感器及磁力仪等等。

Overhauser磁传感器信号频率与磁场成正比关系，测频即可获得准确磁场大小，误差溯源简单，准确度高，但同样存在由梯度引起的，多个频率混叠，导致测量精度低的问题。磁通门传感器输出电压与正交磁场存在正相关关系，灵敏度与分辨率较高，但其频谱宽度、线性度等受到磁芯参数以及环境参数的限制，准确度差。TMR(隧道磁阻)传感器的材料电阻与正交磁场正相关，频带宽，但其低频噪声较大。上述问题严重制约综合性能磁传感器的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构。

本发明提供一种基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构，包括基底外壳、溶液腔体和无圈磁芯磁感单元，所述基底外壳的内部中空且上端敞口设置，其外侧壁上设有激励线圈，所述溶液腔体固定在所述基底外壳内，其上设有注液口，其用于填充自由基溶液，所述溶液腔体设有沿其中轴线设置并贯穿其设置的空心通孔，所述无圈磁芯磁感单元设置在所述空心通孔内，所述无圈磁芯磁感单元上设有量子隧道单元。

进一步地，所述基底外壳、所述溶液腔体和所述无圈磁芯磁感单元均为圆柱体结构，所述空心通孔沿所述溶液腔体的轴向设置，所述基底外壳的底壁上设有与所述空心通孔连通的通孔，所述基底外壳、所述溶液腔体和所述无圈磁芯磁感单元均同轴设置。

进一步地，所述基底外壳的外壁上设有沿其轴向间隔分布的两个环形凹槽，每个所述环形凹槽内均设有所述激励线圈。

进一步地，所述注液口呈锥形，其设有两个，并均位于所述溶液腔体的上端，两个所述注液口沿所述溶液腔体的周向均匀间隔分布。

进一步地，所述自由基溶液包括自由基和有机溶剂，有机溶剂为甲醇或二甲醚中的一种。

进一步地，所述量子隧道单元设置在所述无圈磁芯磁感单元的中部，其包括沿所述无圈磁芯感应单元轴向依次设置的自由层、隧穿层和被钉扎层，所述自由层、隧穿层和被钉扎层均与所述无圈磁芯磁感单元一体成型设置。

进一步地，所述自由层由铁磁性材料制成，所述隧穿层由绝缘材料制成，所述被钉扎层由铁磁性材料制成。

进一步地，所述无圈磁芯磁感单元钴基非晶材料制成。

进一步地，所述基底外壳由聚酯塑料或钛材料制成。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的基于多源异构磁感单元的一体化融合式磁传感器结构，其具有以下优点：