[实用新型]无源固态磁场传感器

说明书

本实用新型涉及磁传感器领域，具体说属于测量磁场或磁场变化的装置，可用于测量与控制任何线性或旋转运动、液体流量和电流，它还能应用于磁成像，磁记录头和磁记录介质。

磁场传感器应用比较广泛，实际使用者希望提高传感器的灵敏度、线性度、稳定性、可靠性、工作温度、频率范围，同时希望降低成本、减小尺寸、重量和能耗，这是很困难的，没有一种传感器能很好地完成上述所有的功能。最常用的磁传感器有霍尔效应传感器和磁感应线圈二种，前者产生的原始信号较小，温度稳定性差，必须要求复杂的信号处理，器件消耗能量，同时磁场动态范围小，后者输出信号的大小与磁通量的变化快慢成正比，因此信号会随速度下降而变小，当磁通量变化率低于某一下限时，信号会消失于噪音之中。

本实用新型的目的是提供一种无须输入电源，且具有较好温度稳定性，较大的磁场测量范围，较高的磁场灵敏度和线性度，更重要且有能测量磁场或磁场变化，可探测任何线性或旋转运动、电源强度、线性和旋转位置、磁成像、磁记录头和磁记介质的一种无源固态磁场传感器。

为完成上述的目的所采取的技术方案：磁致伸缩元件层和压电元件层互相面对面复合组成一个磁场传感器单元，若干个上述传感器单元重叠地复合组成磁场传感器组件，以一层压电元件其二面复合磁致伸缩元件层为佳。该磁场传感器组件一端以悬臂结构形式固定，同时该磁场传感器组件二端或整体固定，此磁场传感器组件一端或二端固定于永磁铁的附近，可以将感传器组件与动轮上的永磁铁或磁性钢齿轮相配合达到测转速，可与一个磁性叶轮相配合测得流量，设置于电线附近可测得电流强度。

本实用新型为固体形式，无须输入电源，温度稳定性好，具有较大的磁场测量范围和磁场灵敏度及线性度，同时很大程度上取代目前大量使用的磁感应线围、霍尔效应器件、磁阻半导件以及最新开发出的巨磁阻元器件。

本实用新型实施例结合附图加以详细描述。

图1为本实用新型单元结构剖面图；

图2为本实用新型单元组合的组件图；

图3为本实用新型单元组合的又一种组件图；

图4本传感器组件一端悬臂安装结构图；

图5本传感器组件整体即二端固定结构图；

图6本实用新型测量转速结构图；

图7本实用新型测量流量结构图；

图8本实用新型测量电流结构图。

根据图1所示，由铁钴合金、铁镍合金、铁硅非晶合金或铁镍硅非晶合金组成磁致伸缩元件层1和压电元件即一个二面镀有电极的压电PZP陶瓷片组成的压电元件层2相互面对面固定组成磁场传感器单元，又根据图3所示，两个磁致伸缩层1根据应用上的要求在一个压电层2的二端任意面覆合组成磁场传感器组件5。同样两个压电面2根据要求在一个磁致伸缩层1的二面覆合组成磁场传感器组件5如图2所示。如上述的磁场传感器5被置于一个足以改变其磁化方向的磁场中时，磁致伸缩元件便产生一个形变，然后将这个形变传给跟磁致伸缩元件1结合在一起的相临的压电元件2，最后由压电元件2产生电信号输出。由于提高磁致伸缩元件1感生形变，如图4所示采用悬臂梁方式，产生的信号较大，但机械状态不稳定，用二端或整层固定方式，也会产生大信号而且机械状态稳定。因此大部分应用后者。

该磁场传感器组件5设置在转盘4的边缘，该转盘4周边等分设有六块磁铁3如图6所示，当转盘4转动，在磁场的作用下每一块磁铁经过传感器组件5便会产生一个正弦波，则每产生多少脉冲便可测得其转速多少，转盘上有多少磁铁去除以磁铁，则测得多少转数，此传感器测得了其转速，同理可测量汽车、飞机和火车的速度。

此磁场传感器组件5设置在流量通道口，其通道口设置叶轮，叶片端部同样置磁铁3，当流体经过通道口，叶片转动，传感器可测量叶轮的转速，从而换算成流体的流速。

其磁场传感器组件5二端各设置一块偏置磁钢3，同时将该磁场传感器组件5置于一根电线6附近，如图8所示，当电线通的电流，传感器不经放大就可获得到2～20mV/A的信号，利用传感器的非零补偿电压特性伏势可设计出精确的电流传感器，可容易获取大的动态测量范围。