專利名稱：一種多端式磁通門傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磁敏傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種多端式磁通門傳感器。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的磁通門傳感器的構(gòu)造主要由長條形或圓環(huán)形坡莫合金為支架，在其 上先繞制激勵線圈，然后再繞制一組或兩組感應(yīng)線圈以檢測弱磁場的變化，激勵線圈與感 應(yīng)線圈為各自獨(dú)立線圈。坡莫合金支架基本結(jié)構(gòu)有方形、跑道型、圓環(huán)形等，這種經(jīng)典結(jié)構(gòu) 自磁通門傳感器面世以來一直采用，使用時，在激勵線圈上加入交流激勵電壓，在測量線圈 上就會由感應(yīng)電壓出現(xiàn)，感應(yīng)電壓的二次諧波與被測磁場的大小有關(guān)，通過標(biāo)定可以檢測 出被測磁場的大小。這種結(jié)構(gòu)的磁通門傳感器的激勵電壓要求頻率、幅度穩(wěn)定，電壓數(shù)值高，由于結(jié)構(gòu) 的對稱性難以保證，因此噪聲大，溫漂大，并且基波分量大，對電路要求較高，限制了其在弱 磁測量領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。改進(jìn)的磁通門傳感器采用三端式結(jié)構(gòu)，這種探頭只有一組線圈，在線圈的中心有 一個抽頭引出作為測量端，檢測時，激勵從兩端加入，中心端即是信號，又是反饋，所以一組 線圈既激勵又測量。如果兩邊的圈數(shù)相等，電感、電阻相等，則兩邊的干擾(包括基波分量) 可以抵消，降低噪聲，因此其分辨率、穩(wěn)定性均有提高，同時對信號調(diào)理電路的要求也簡單， 不需要嚴(yán)格選頻，也不需要移相器就可以穩(wěn)定工作。但是三端式磁通門傳感器一旦安裝制作好之后僅能測試某一個方向的弱磁場的 變化，即只能作為單軸磁傳感器使用，用于檢測在空間某一方向的磁場變化。而作為磁通門傳感器的一個主要用途就是通過檢測車輛等運(yùn)動目標(biāo)引起的磁場 變化來判斷該目標(biāo)是否存在以及運(yùn)動方向等信息，由于運(yùn)動目標(biāo)的不確定性，對于只能單 方向檢測的磁敏傳感器而言，布設(shè)方向一旦錯誤就無法滿足對運(yùn)動物體的檢測要求。其解 決辦法就是將兩個三端式磁通門傳感器按X、Y兩個方向正交安置，以分別檢測X、Y兩個方 向的磁場變化，從而實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動目標(biāo)的檢測。但是這樣一來，對兩個磁敏傳感器的一致性要 求很高，同時也增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多端式磁通門傳感器，能同時測出某 一平面內(nèi)多個方向的弱磁場變化，從而達(dá)到對運(yùn)動目標(biāo)的檢測。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種多端式磁通門傳感 器，包括閉合的磁芯和線圈，所述的磁芯等分為至少兩個扇區(qū)；所述的線圈分扇區(qū)繞制在所 述的磁芯上，其中，每相鄰兩個扇區(qū)的繞制方向相反，匝數(shù)相同，繞制工藝一致，并在相鄰兩 個扇區(qū)交接處引出線圈抽頭作為信號檢測及反饋端。所述的多端式磁通門傳感器的線圈既作為激勵線圈使用，又作為檢測線圈使用。所述的多端式磁通門傳感器的磁芯包括閉合的支撐骨架和坡莫合金；所述的坡莫合金附著在所述的支撐骨架上；所述的磁芯為圓環(huán)形或多邊形。 所述的支撐骨架由塑料或硬質(zhì)材料制成。所述的多端式磁通門傳感器的扇區(qū)個數(shù)根據(jù)檢測方向軸的數(shù)量確定。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積 極效果將磁芯等分為數(shù)個扇區(qū)，線圈在每個扇區(qū)內(nèi)繞制的匝數(shù)相等，繞制工藝相同，并且 每相鄰兩個扇區(qū)內(nèi)線圈的繞制方向相反，在兩個扇區(qū)的交界處，在線圈繞制方向反轉(zhuǎn)處引 出抽頭作為傳感器的測量和檢測端，實(shí)現(xiàn)了在采用一組線圈的情況下就可實(shí)現(xiàn)在一個平面 內(nèi)同時檢測多個方向的弱磁場變化，從而達(dá)到對運(yùn)動目標(biāo)的檢測。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本 實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容 之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申 請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種多端式磁通門傳感器，該傳感器采用一個閉合的 支撐骨架，該支撐骨架可以是多邊形或圓環(huán)形，在支撐骨架上附著有坡莫合金，由坡莫合金 與支撐骨架共同構(gòu)成一個閉合的磁芯。其中，支撐骨架可以由塑料或硬質(zhì)材料制成。接著 對磁芯進(jìn)行分扇區(qū)，扇區(qū)的數(shù)目可根據(jù)需要檢測方向軸的數(shù)量來確定(即扇區(qū)數(shù)目為軸數(shù) 乘以2)，且各個扇區(qū)的大小相同，若軸的數(shù)量為4，則可將磁芯等分成8個扇區(qū)。然后在整 個磁芯上繞制線圈，繞制時保證線圈在每相鄰兩個扇區(qū)的繞制方向相反，匝數(shù)相等，繞制工 藝相同，同時在相鄰兩個扇區(qū)的交接處引出線圈抽頭作為檢測端，繞制完成后，將制成的檢 測端與相應(yīng)的信號調(diào)理電路相連即可測出某一平面內(nèi)多個方向的弱磁場變化。由于本實(shí)用 新型只采用一個線圈，故該線圈既作為激勵線圈使用，又作為檢測線圈使用。下面以能檢測4個方向的4軸多端式磁通門傳感器作為實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用 新型，其中，4軸為南北軸、東西軸、東北-西南軸和西北-東南軸。如圖1所示，采用圓環(huán)形 的附著坡莫合金的支撐骨架作為磁芯1，由于本實(shí)施例的檢測方向軸的數(shù)目為4，故將磁芯 等分成8個扇區(qū)，如圖1中虛線分割所示。一組線圈2緊密均勻纏繞在磁芯1上，線圈2可 采用直徑為0. Imm的漆包線，其繞線方向如圖1中箭頭所示。其中，線圈2在每個扇區(qū)內(nèi)繞 制的匝數(shù)相同，繞制工藝相同，以盡可能保證有相同的阻抗、相同的電感及分布電容，唯一 的區(qū)別在于每相鄰兩個扇區(qū)內(nèi)線圈2的繞制方向相反，并且在兩個扇區(qū)的交接處，即線圈2 繞制方向反轉(zhuǎn)處引出線圈抽頭作為信號檢測及反饋端。圖1中線圈抽頭4為線圈2在正北 方向引出的抽頭端(圖中以正上方為參考北方向)，線圈抽頭5為線圈2在東北方向引出的 抽頭端，線圈抽頭6為線圈2在正東方向引出的抽頭端，線圈抽頭7為線圈2在東南方向引 出的抽頭端，線圈抽頭8為線圈2在西南方向引出的抽頭端，線圈抽頭9為線圈2在正西方向引出的抽頭端，線圈抽頭10為線圈2在西北方向引出的抽頭端。線圈2繞制完畢后，采 用膠水固封，成為多端式磁通門傳感器探頭，探頭線圈輸入端3作為激勵信號的輸入端，各 個方向的線圈抽頭作為傳感器的測量和檢測端，與相應(yīng)的檢測電路配合，即可實(shí)現(xiàn)單一線 圈同時檢測多方向磁場變化的功能，由于結(jié)構(gòu)的對稱性作用，要實(shí)現(xiàn)對4個方向的弱磁場 信號的測量，只需要檢測每個方向上任意一個線圈抽頭上的信號即可滿足要求，也就是說 在各個方向的線圈抽頭中，線圈抽頭5和線圈抽頭8，線圈抽頭6和線圈抽頭9，線圈抽頭7 和線圈抽頭10的輸出相同，二者取一即可。圖2所示的是多端式磁通門傳感器的電路圖。需要說明的是，本實(shí)用新型還可采用四邊形的支撐骨架作為磁芯，也可采用六邊 形的支撐骨架作為磁芯，以此類推，本實(shí)用新型可使用不同的多邊形來實(shí)現(xiàn)，因為實(shí)現(xiàn)方式 與圓環(huán)形相似，故不再贅述。不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型在測量某一平面內(nèi)各軸向的弱磁場變化時，只需將傳感器 放置于該平面內(nèi)，根據(jù)傳感器各個線圈抽頭的輸出信號中二次諧波分量的大小就可以確定 對應(yīng)方向的磁場變化，從而實(shí)現(xiàn)單一傳感器測量不同方向的磁場變化。
權(quán)利要求一種多端式磁通門傳感器，包括閉合的磁芯(1)和線圈(2)，其特征在于，所述的磁芯(1)等分為至少兩個扇區(qū)；所述的線圈(2)分扇區(qū)繞制在所述的磁芯(1)上，其中，每相鄰兩個扇區(qū)的繞制方向相反，匝數(shù)相同，繞制工藝一致，并在相鄰兩個扇區(qū)交接處引出線圈抽頭作為信號檢測及反饋端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端式磁通門傳感器，其特征在于，所述的線圈(2)既作為激 勵線圈使用，又作為檢測線圈使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端式磁通門傳感器，其特征在于，所述的磁芯(1)包括閉合 的支撐骨架和坡莫合金；所述的坡莫合金附著在所述的支撐骨架上；所述的磁芯(1)為圓 環(huán)形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多端式磁通門傳感器，其特征在于，所述的支撐骨架由塑料 或硬質(zhì)材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端式磁通門傳感器，其特征在于，所述的扇區(qū)個數(shù)根據(jù)檢 測方向軸的數(shù)量確定。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多端式磁通門傳感器，是在一個閉合的磁芯上采用一組線圈完成激勵、檢測及反饋的磁通門傳感器。根據(jù)需檢測方向的數(shù)量將磁芯等分成數(shù)個扇區(qū)，然后在整個磁芯上繞制線圈，繞制時保證線圈在每相鄰兩個扇區(qū)的繞制方向相反，匝數(shù)相等，繞制工藝相同，同時在相鄰兩個扇區(qū)的交接處引出線圈抽頭作為檢測端，繞制完成后，將制成的探頭與相應(yīng)的信號調(diào)理電路相連即可。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，采用一組線圈可同時實(shí)現(xiàn)對多個方向的弱磁場檢測，同時具有精度高，穩(wěn)定性好，使用簡便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R33/02GK201654209SQ20102018494
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者劉華巍, 劉海濤, 宋恩亮, 李寶清, 童官軍, 陳許英 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所