一種磁性元件的磁場測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型一種磁性元件的磁場測量裝置，用于探測磁性元件的磁場強度。
【背景技術(shù)】
[0002] 對磁現(xiàn)象進行觀察和利用，是人類最古老的技術(shù)領(lǐng)域之一。遠在公元之前三世紀， 古人就使用了磁羅盤，后來又把它用于航海業(yè)。近年來，隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，各種磁 性材料和磁器件的應(yīng)用越來越普遍，對弱磁場測量精度也提出了更高的要求。當前，根據(jù)測 量系統(tǒng)敏感元件的工作原理劃分，主要有霍爾元件、磁通門傳感器、磁阻傳感器、巨磁阻傳 感器等。基于上述磁敏感元件，匹配相應(yīng)的測量電路和顯示裝置，可以制作不同量程的磁場 測量裝置和應(yīng)用產(chǎn)品，如磁強計、高斯計等。但現(xiàn)階段用于磁性元件磁場的測量的裝置或產(chǎn) 品，存在如下問題：
[0003] 1、基于霍爾元件的高斯計。高斯計是檢測磁場磁感應(yīng)強度的專用儀器，是磁性元 件磁場測量中用途最為廣泛的儀器之一。實際商用的大部分磁場強度測量儀表，如SHT-B 型數(shù)字式特斯拉計、HT201數(shù)字式特斯拉計/高斯計和GM55數(shù)字式高斯計等，大多采用高 精度、高穩(wěn)定性的GaAs霍爾元件作為磁傳感器，有兩個量程。第一量程為0~200mT，分辨 率為0.0 lmT ;第二量程為0~2000mT，分辨率為0. lmT。如價格高達萬元的LZ-860高斯計 可以測量直流和交流磁場，但分辨率最高也只有10uT。此外，由于霍爾元件本身的發(fā)熱量 大，且對溫度敏感，通常需要增加硬件來使霍爾元件保持恒溫，同時采用軟件對測量結(jié)果需 要進行非線性誤差修正、顯示值大小修正、峰值保持、軟件調(diào)零等，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，測量精度 不尚，價格昂貴。
[0004] 2、基于磁通門、各向異性磁阻、巨磁阻設(shè)計的傳感系統(tǒng)雖然具有較高的精度，但測 量量程不大（通常只有幾十 UT)，且需要附加復(fù)雜的放大電路（一般要放大數(shù)百至上千倍） 和濾波反饋電路，乃至置位/復(fù)位電路來改善測量精度，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、功耗 高，價格昂貴，其應(yīng)用場合受到限制。
[0005] 目前為止，用于磁性元件磁場測量的高斯計精度大多在0.0 lmT級別，對于測量一 些小型磁性元件的磁場強度，準確性不高，且易受地磁場干擾。因此急需開發(fā)出精度高、量 程大、抗地磁場干擾、高性價比的磁性元件磁場測量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述磁場測量裝置存在的局限性，為了有效探測磁性元件的磁場強度，本實 用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出一種精度高（〇. 1 μT)、量程可調(diào) 節(jié)、抗地磁場干擾、便于操作的磁場測量裝置及探測方法。
[0007] 本實用新型采取的技術(shù)方案為：
[0008] 一種磁性元件的磁場測量裝置，包括磁傳感探頭，與磁傳感探頭相連的測量電路， 測量電路與量程調(diào)節(jié)機構(gòu)機械連接，測量電路通過導(dǎo)線與輔助電路連接，其中，
[0009] 所述磁傳感探頭用于感應(yīng)被測物體和周圍環(huán)境的磁場強度信號；
[0010] 所述測量電路用于將獲取的磁場強度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，并進行信號處理；
[0011] 所述量程調(diào)節(jié)機構(gòu)用于改變磁傳感探頭的位置；
[0012] 所述輔助電路用于為裝置工作提供電源，并顯示當前磁場大小，輔助檢測量程調(diào) 節(jié)機構(gòu)的檔位切換。
[0013] 所述所述磁傳感探頭由第一磁傳感器和第二磁傳感器構(gòu)成，所述第一磁傳感器和 所述第二磁傳感器沿中心軸線同向布置，兩者之間的距離大于12cm。
[0014] 所述測量電路由驅(qū)動芯片、微處理器和外圍電路構(gòu)成，所述驅(qū)動芯片連接第一磁 傳感器和第二磁傳感器，驅(qū)動芯片與微處理器連接，通過所述微處理器對驅(qū)動芯片的測量 參數(shù)進行配置，并讀取兩個傳感器的測量數(shù)據(jù)。
[0015] 所述量程調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括導(dǎo)槽、滑動桿、按鍵、復(fù)位彈簧，其中，
[0016] 所述按鍵與導(dǎo)槽配合，并與所述滑動桿固定連接，用于調(diào)節(jié)滑動桿的位置；
[0017] 所述復(fù)位彈簧一端與所述導(dǎo)槽連接，一端與所述滑動桿連接；
[0018] 所述滑動桿與所述導(dǎo)槽為圓柱配合，所述滑動桿的一端與測量電路連接。
[0019] 所述量程調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)有檔位A、檔位B、檔位C、檔位D，在所述復(fù)位彈簧的作用下， 通過手動調(diào)節(jié)所述按鍵的檔位，改變磁傳感探頭與被測磁性元件之間的距離。
[0020] 一種磁性元件的磁場測量裝置的測量方法，在檔位A測量時，第一磁傳感器貼近 磁性元件，驅(qū)動芯片驅(qū)動第一磁傳感器和第二磁傳感器同時進行磁場強度測量，并將測量 結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給單片機，經(jīng)過差分處理，消除地磁場的影響，測得磁性元件表面 的磁場強度。
[0021] 一種磁性元件的磁場測量裝置的測量方法，對于小型磁性元件的磁場強度大于磁 傳感器D檔位量程時，通過調(diào)節(jié)按鍵使磁傳感探頭與磁性元件的距離，測量探頭移至該點 時的磁場強度，則磁性元件表面的磁場強度用如下公式進行計算：
【主權(quán)項】
1. 一種磁性元件的磁場測量裝置，其特征在于，包括磁傳感探頭，與磁傳感探頭相連的 測量電路，測量電路與量程調(diào)節(jié)機構(gòu)機械連接，測量電路通過導(dǎo)線與輔助電路連接，其中， 所述磁傳感探頭用于感應(yīng)被測物體和周圍環(huán)境的磁場強度信號； 所述測量電路用于將獲取的磁場強度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，并進行信號處理； 所述量程調(diào)節(jié)機構(gòu)用于改變磁傳感探頭的位置； 所述輔助電路用于為裝置工作提供電源，并顯示當前磁場大小，識別當前的檔位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磁性元件的磁場測量裝置，其特征在于，所述磁傳感探頭 由第一磁傳感器（1)和第二磁傳感器（2)構(gòu)成，所述第一磁傳感器（1)和所述第二磁傳感 器（2)沿中心軸線同向布置，兩者之間的距離大于12cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磁性元件的磁場測量裝置，其特征在于，所述測量電路由 驅(qū)動芯片、微處理器和外圍電路構(gòu)成，所述驅(qū)動芯片連接第一磁傳感器（1)和第二磁傳感 器（2)，驅(qū)動芯片與微處理器連接，通過所述微處理器對驅(qū)動芯片的測量參數(shù)進行配置，并 讀取兩個傳感器的測量數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種磁性元件的磁場測量裝置，其特征在于，所述量程調(diào)節(jié)機 構(gòu)還包括導(dǎo)槽、滑動桿、按鍵、復(fù)位彈簧，其中， 所述按鍵與導(dǎo)槽配合，并與所述滑動桿固定連接，用于調(diào)節(jié)滑動桿的位置； 所述復(fù)位彈簧一端與所述導(dǎo)槽連接，一端與所述滑動桿連接； 所述滑動桿與所述導(dǎo)槽為圓柱配合，所述滑動桿的一端與測量電路連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種磁性元件的磁場測量裝置，其特征在于，所述量程調(diào)節(jié)機 構(gòu)設(shè)有檔位A、檔位B、檔位C、檔位D，在所述復(fù)位彈簧的作用下，通過手動調(diào)節(jié)所述按鍵的 檔位，改變磁傳感探頭與被測磁性元件之間的距離。
【專利摘要】一種磁性元件的磁場測量裝置，包括磁傳感探頭、測量電路、量程調(diào)節(jié)機構(gòu)和輔助電路。磁傳感探頭由第一磁傳感器、第二磁傳感器構(gòu)成，用于磁信號的獲??；測量電路由驅(qū)動芯片、微處理器構(gòu)成，用于磁電信號的轉(zhuǎn)換及處理；量程調(diào)節(jié)機構(gòu)由導(dǎo)槽、滑動桿、復(fù)位彈簧構(gòu)成，用于改變磁傳感探頭的位置；本實用新型采用差分消除地磁場和共模干擾等影響，在開放空間實現(xiàn)對磁性元件磁場的準確測量，可通過機械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)探頭位置，配合算法處理來擴展測量的量程。具有精度高，可操作性好，且不受地磁場干擾，探頭不宜損壞，易于維護，性價比高等特點。
【IPC分類】G01R33-02
【公開號】CN204556804
【申請?zhí)枴緾N201520230119
【發(fā)明人】羅志會, 徐校明, 劉亞, 潘禮慶, 鄭勝, 許云麗, 楊先衛(wèi)
【申請人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月16日