專利名稱：一種測(cè)量微磁場(chǎng)的方法及其高靈敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量微磁場(chǎng)(通常磁通密度B小于10-6高斯(Gauss)的磁場(chǎng)稱為微磁場(chǎng))的方法和采用此方法制成的高靈敏傳感器，屬電磁學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁場(chǎng)在現(xiàn)實(shí)生活中無處不在，一般的磁感應(yīng)(Magnetoinductive)磁力計(jì)或感應(yīng)(Inductive)磁力計(jì)檢測(cè)不到微磁場(chǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)中能夠檢測(cè)到微磁場(chǎng)的傳感器主要有搜索線圈(Searching coil)、光泵光譜磁力計(jì)、光纖磁力計(jì)、磁通門式磁力計(jì)、核磁共振磁力計(jì)，超導(dǎo)量子干涉設(shè)備。搜索線圈無法檢測(cè)靜態(tài)或變化較慢的磁場(chǎng)，而其它傳感器均存在價(jià)格昂貴、設(shè)備龐大、操作不靈活等缺陷。中國(guó)專利02111733.0“極弱微磁場(chǎng)的測(cè)量方法”將待測(cè)樣品置于電子顯微鏡中拍攝電子全息圖，在光學(xué)馬赫-陣特爾干涉儀上進(jìn)行位相差放大，通過讀取干涉圖的干涉條紋數(shù)就可獲得待測(cè)樣品的磁通量。這種方法操作極為不便，還需要專門的儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種價(jià)格便宜、使用方便的測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，以及用此方法制成的高靈敏、小體積傳感器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，在高頻振蕩電路的回路中串聯(lián)由導(dǎo)電線纏繞制成的線圈作為微磁場(chǎng)電感探頭，并使高頻振蕩電路產(chǎn)生較穩(wěn)定的頻率輸出；當(dāng)通過電感的磁場(chǎng)變化時(shí)，電感也隨之變化，使高頻振蕩電路的輸出頻率變化；高頻振蕩電路的輸出連接頻率采樣及處理電路，并通過顯示設(shè)備顯示微磁場(chǎng)。
所述線圈也可繞在磁通率會(huì)隨磁場(chǎng)變化的磁芯上。
測(cè)量微磁場(chǎng)的高靈敏傳感器，在高頻振蕩電路中的回路中串聯(lián)線圈，線圈作為微磁場(chǎng)電感探頭；高頻振蕩電路的輸出通過連接頻率采樣及處理電路，并通過顯示設(shè)備顯示微磁場(chǎng)。
其基本原理是通常L/R或L/C振蕩器的輸出頻率與電感有如下關(guān)系ω=1LC]]>其中，ω為輸出頻率，L為電感，C為電容。
如果外部磁場(chǎng)的變化量很微弱，將上式對(duì)L微分，得到電感微變化與電路輸出頻率微變化之間的關(guān)系式dω=ω-2LdL]]>不難看出，通過上式電感的微變化量與輸出頻率的微變化量成正比，于是磁場(chǎng)的微變化量也會(huì)與輸出頻率的微變化量成一定比例關(guān)系。且提高系統(tǒng)的工作頻率和減少電感都能增加磁場(chǎng)微變化引起的頻率變化并提高傳感器靈敏度。提高傳感器靈敏度的最好辦法是提高系統(tǒng)的工作頻率。不斷提高工作頻率理論上靈敏度可以達(dá)到無限大。根據(jù)這一思路修改電路的形式，使磁傳感器的工作頻率處于15MHz左右，達(dá)到提高傳感器靈敏度的目的。
采用本發(fā)明，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可同時(shí)檢測(cè)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)微磁場(chǎng)。
2.靈敏度高，現(xiàn)有磁場(chǎng)傳感器中，只有超導(dǎo)量子干涉設(shè)備與之相當(dāng)。
3.價(jià)格便宜。
4.體積小、使用方便。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明原理方框圖。
圖2是本發(fā)明傳感器一實(shí)施例電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
一種測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，將導(dǎo)電線纏繞成的線圈串接在高頻振蕩電路振蕩回路中作為微磁場(chǎng)電感探頭，電感探頭的電感隨磁場(chǎng)變化而使高頻振蕩電路的輸出頻率變化；輸出頻率通過高頻采樣保持電路、接口電路、CPU和顯示處理電路檢測(cè)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)微磁場(chǎng)。
如圖1所示，為一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整框圖，目前的Soc(System on chip)技術(shù)可以集成整個(gè)電路系統(tǒng)在一塊芯片上，并且這樣的設(shè)計(jì)過程可以大部分通過軟件編程自行研發(fā)完成。因此，檢測(cè)系統(tǒng)可以做到除顯示器外，其余部分完全集成，大大降低制造和設(shè)計(jì)成本。
如圖2所示，是測(cè)量微磁場(chǎng)的高靈敏傳感器一具體實(shí)施電路，在高頻振蕩電路中的回路中串聯(lián)導(dǎo)電線纏繞成的線圈L，線圈L作為微磁場(chǎng)電感探頭；高頻振蕩電路的輸出通過信號(hào)采集電路，處理電路送入顯示設(shè)備。
磁場(chǎng)傳感器的核心是一個(gè)高頻振蕩發(fā)生器。兩個(gè)反相器I1、I2和一個(gè)作為探頭的電感L反饋加上電容C2及相應(yīng)電阻R1、R2構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩回路。兩個(gè)反相器I1、I2構(gòu)成振蕩電路的主動(dòng)部分；電阻R1、R2主要起偏置反相器使之處于振蕩工作區(qū)的作用；一個(gè)電感L和一個(gè)電容C2構(gòu)成了振蕩電路的反饋回路；一個(gè)電容C1隔離兩個(gè)反相器，使兩者間不產(chǎn)生直流電流。適當(dāng)調(diào)整電阻R1、R2參數(shù)使反相器I1、I2處于工作區(qū)，再適當(dāng)調(diào)整電感L和電容C2參數(shù)就能使電路產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的振蕩輸出。
當(dāng)有磁場(chǎng)通過電感L探頭時(shí)，電感變化，從而引起頻率變化。采用采樣電路記錄頻率信號(hào)的變化，通過接口電路送入中央處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的信號(hào)再通過顯示處理電路送入顯示裝置，就能夠用肉眼直接觀察到磁場(chǎng)的變化。
本發(fā)明也可將線圈繞在磁通率會(huì)隨磁場(chǎng)變化的磁芯上作為高頻振蕩電路的電感探頭，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，電感也隨之變化，促使振蕩電路的輸出頻率變化，于是振蕩電路的輸出頻率變化就會(huì)與磁場(chǎng)的變化成一定的比例關(guān)系。
目前用振蕩頻率在15MHz左右的傳感器最低能夠檢測(cè)到7.05×10-10高斯(Gauss)的磁場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，其特征在于在高頻振蕩電路的回路中串聯(lián)線圈作為微磁場(chǎng)電感探頭，并使高頻振蕩電路產(chǎn)生較穩(wěn)定的頻率輸出；當(dāng)通過電感的磁場(chǎng)變化時(shí)，電感也隨之變化，使高頻振蕩電路的輸出頻率變化；高頻振蕩電路的輸出連接頻率采樣電路及處理電路，并通過顯示設(shè)備顯示微磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，其特征在于所述線圈由導(dǎo)電線纏繞制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，其特征在于所述線圈繞在磁通率會(huì)隨磁場(chǎng)變化的磁芯上。
4.測(cè)量微磁場(chǎng)的高靈敏傳感器，其特征在于在高頻振蕩電路中的回路中串聯(lián)線圈，線圈作為微磁場(chǎng)電感探頭；高頻振蕩電路的輸出通過連接頻率采樣及處理電路，并通過顯示設(shè)備顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，其特征在于所述線圈由導(dǎo)電線纏繞制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，其特征在于所述線圈繞在磁通率會(huì)隨磁場(chǎng)變化的磁芯上。
全文摘要
一種測(cè)量微磁場(chǎng)的方法，將導(dǎo)電線纏繞成的線圈串接在高頻振蕩電路的回路中作為電感，當(dāng)通過電感的磁場(chǎng)變化時(shí)，電感也隨之變化，使高頻振蕩電路的輸出頻率變化。測(cè)量微磁場(chǎng)的高靈敏傳感器，在高頻振蕩電路中的回路中串聯(lián)導(dǎo)電線纏繞成的線圈，線圈作為微磁場(chǎng)電感探頭；高頻振蕩電路的輸出通過線路信號(hào)采集電路，處理電路送入顯示設(shè)備。采用本發(fā)明，可同時(shí)檢測(cè)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)微磁場(chǎng)；還具有靈敏度高、價(jià)格便宜、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/02GK1570661SQ0313543
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者張奔牛, 張俊乾, 郭雨晴 申請(qǐng)人:張奔牛