一種弱磁場方位角檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及磁場檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及基于非晶體合金材料的一種弱 磁場方位角檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 弱磁場檢測在生產(chǎn)科研領(lǐng)域中有重大的應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在國防、汽 車電子、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、自動化控制等重點技術(shù)領(lǐng)域中需要微型、高性能、高靈敏度且反應(yīng)速度 快的弱磁場檢測裝置來檢測磁場的方位角?，F(xiàn)有技術(shù)中的弱磁場方位角檢測裝置有：基于 霍爾效應(yīng)化all)的弱磁場方位角檢測裝置、基于各項異性（AMR)的弱磁場方位角檢測裝 置，巨磁電阻（GMR)弱磁場方位角檢測裝置、磁通口（Fluxgate)弱磁場方位角檢測裝置。但 是，上述弱磁場方位角檢測裝置都具有一定的缺陷，例如磁滯現(xiàn)象、響應(yīng)速度不高、溫度穩(wěn) 定性不佳。
[0003] 有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中的弱磁場方位角檢測裝置予W改進(jìn)，W解決上述 技術(shù)瑕疵。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于公開一種弱磁場方位角檢測裝置，實現(xiàn)對地球弱磁場方位 角的計算，避免磁滯現(xiàn)象，提高響應(yīng)速度，并提高溫度穩(wěn)定性。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種弱磁場方位角檢測裝置，包括：
[0006] 非晶絲Rx、Ry;
[0007] 傳感器電路，采集非晶絲R,、Ry所獲取的弱磁場中X軸、Y軸方向的磁場分量化X、 Hey;
[000引 A/D轉(zhuǎn)換電路，將磁場分量化X、化y的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送 至微處理器；
[0009] 微處理器，接收A/D轉(zhuǎn)換電路所生成的數(shù)字信號并計算弱磁場方位角；和
[0010] 顯示裝置，將微處理器計算得到的地球弱磁場方位角進(jìn)行顯示。
[0011] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，非晶絲Rx、Ry包括鉆基非晶絲。
[0012] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，傳感器電路包括磁阻抗傳感器電路。
[0013] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，傳感器電路包括：
[0014] 用W產(chǎn)生方波脈沖信號的CMOS多諧振蕩電路；
[0015] 將方波脈沖信號轉(zhuǎn)換成尖脈沖信號的RC微分電路；
[0016] 與非晶絲馬、Ry相纏繞的反饋線圈Lfx、Lfy;
[0017] 檢測尖脈沖信號峰值的峰值檢波電路；
[001引放大器訊
[0019] 連接反饋線圈Lh、Lfy輸入端與放大器輸出端的取樣電阻Rf。
[0020] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，傳感器電路還包括與非晶絲馬、Ry相纏繞的偏置 線圈Lpx、Lpy。
[0021] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，傳感器電路還包括在RC微分電路的輸出端與非 晶絲馬、Ry的輸入端之間設(shè)置的整理隔離電路。
[002引作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，整理隔離電路包括非口電路、DC-DC變換電路。 [002引作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，A/D轉(zhuǎn)換電路為ADS1100型A/D轉(zhuǎn)換器。
[0024]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，微處理器為STC12C5A60S2單片機。
[0025] 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，顯示裝置包括液晶顯示器、等離子顯示器、發(fā)光二 極管、陰極射線管。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：通過CMOS多諧振蕩電路產(chǎn)生的尖脈 沖電流對非晶絲馬、Ry激勵產(chǎn)生磁阻抗效應(yīng)（MI)從而實現(xiàn)對地球弱磁場方位角的檢測目 的；結(jié)合微處理器和顯示裝置使弱磁場方位角數(shù)據(jù)直觀的顯示；通過取樣電阻Rf及反饋線 圈Lh、Lfy，實現(xiàn)了對地球弱磁場方位角的線性檢測，消除磁滯現(xiàn)象，并提高了該磁場方位角 檢測裝置的響應(yīng)速度，提高了溫度穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本實用新型一種弱磁場方位角檢測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[002引下面結(jié)合附圖所示的各實施方式對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是， 該些實施方式并非對本實用新型的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)該些實施方式所作的功 能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029] 在詳細(xì)闡述本實用新型的【具體實施方式】之前，首先對相關(guān)技術(shù)術(shù)語做初步闡述。
[0030] 1.趨膚效應(yīng)（skineffect);當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時，導(dǎo)體內(nèi)部的 電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的"皮膚"部分，也就是說電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，越 靠近導(dǎo)體表面，電流密度越大，導(dǎo)線內(nèi)部實際上電流較小。結(jié)果使導(dǎo)體的電阻增加，使它的 損耗功率也增加。
[0031] 2.磁阻抗效應(yīng)（Magneto-impedance,MI;是指材料在高頻交變流的激勵下，交流 阻抗隨外加磁場強度的變化而迅速變化的現(xiàn)象。利用磁阻抗效應(yīng)的高靈敏性，即使在微小 的磁場變化下都會產(chǎn)生很大的交流阻抗變化，通過探測材料的阻抗變化就能夠得知外界磁 場的微弱變化，從而對磁場方位角進(jìn)行檢測。
[0032] 3.尖脈沖信號；波形圖中具有峰值表現(xiàn)形式的一種脈沖信號。
[0033] 請參圖1所示的本實用新型一種弱磁場方位角檢測裝置100的一種具體實施方 式。在本實施方式中，該非晶絲馬、Ry包括但不限于鉆基非晶絲，例如Co-Fe-Si-B非晶絲， 也可W為鐵基非晶絲，例如化-Co-Nb-Si-B非晶絲。傳感器電路3優(yōu)選為磁阻抗傳感器電 路，當(dāng)然該傳感器電路3也可W為巨磁電阻傳感器電路。
[0034] 非晶絲馬、Ry是一種非晶態(tài)合金材料，其具有高導(dǎo)磁率，可用作各種用途的磁傳感 器。當(dāng)非晶絲R,、Ry被高頻電流磁化，產(chǎn)生"趨膚效應(yīng)"，其阻抗隨外加平行于非晶絲軸向的 磁場，而發(fā)生明顯變化。該是由于鉆基非晶絲內(nèi)巧具有軸向分布的磁疇結(jié)構(gòu)而外巧具有圓 周向磁疇分布，且呈右旋、左旋交替，鉆基非晶絲具有較小的應(yīng)力感生各向異性和小的飽和 磁致伸縮系數(shù)，w及大的長徑比共同決定的。正是該些因素使得鉆基非晶絲具有高的交流 有效磁導(dǎo)率，且易隨外弱磁場作用而變化的特性。因此用鉆基非晶絲制成的磁場傳感器具 有很高的磁靈敏度。
[0035] 將尖脈沖信號近似為一個周期為T，幅度為A，寬度為為上升沿時間）的S 角波信號，并進(jìn)行傅立葉級數(shù)展開，參公式（1)所示：
[0036]
【主權(quán)項】
1. 一種弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，包括： 非晶絲Rx、Ry; 傳感器電路（3)，采集非晶絲Rx、Ry所獲取的弱磁場中X軸、Y軸方向的磁場分量Hex、 Hey ； A/D轉(zhuǎn)換電路（4)，將磁場分量Hex、Hey的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送 至微處理器（5); 微處理器（5)，接收A/D轉(zhuǎn)換電路（4)所生成的數(shù)字信號并計算弱磁場方位角；和 顯示裝置（6)，將微處理器（5)計算得到的地球弱磁場方位角進(jìn)行顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述非晶絲R x、 Ry包括鉆基非晶絲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述傳感器電路 (3)包括磁阻抗傳感器電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述傳 感器電路（3)包括： 用以產(chǎn)生方波脈沖信號的CMOS多諧振蕩電路； 將方波脈沖信號轉(zhuǎn)換成尖脈沖信號的RC微分電路； 與非晶絲Rx、Ry相纏繞的反饋線圈L fx、Lfy; 檢測尖脈沖信號峰值的峰值檢波電路； 放大器；和 連接反饋線圈Lfx、Lfy輸入端與放大器輸出端的取樣電阻R f。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述傳感器電路 還包括與非晶絲Rx、R y相纏繞的偏置線圈L px、Lpy。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述傳感器電路 還包括在RC微分電路的輸出端與非晶絲R x、Ry的輸入端之間設(shè)置的整理隔離電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所述整理隔離電 路包括非門電路、DC-DC變換電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所 述A/D轉(zhuǎn)換電路（4)為ADS1100型A/D轉(zhuǎn)換器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于，所 述微處理器（5)為STC12C5A60S2單片機。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁場方位角檢測裝置（100)，其特征在于， 所述顯示裝置（6)包括液晶顯示器、等離子顯示器、發(fā)光二極管、陰極射線管。
【專利摘要】本實用新型屬于磁場檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種弱磁場方位角檢測裝置，包括：非晶絲Rx、Ry；傳感器電路，采集非晶絲Rx、Ry所獲取的弱磁場中X軸、Y軸方向的磁場分量Hex、Hey；A/D轉(zhuǎn)換電路，將磁場分量Hex、Hey的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；微處理器，計算弱磁場方位角；顯示裝置。通過CMOS多諧振蕩電路產(chǎn)生的尖脈沖電流對非晶絲Rx、Ry激勵產(chǎn)生磁阻抗效應(yīng)(MI)從而實現(xiàn)對地球弱磁場方位角的檢測目的；結(jié)合微處理器和顯示裝置使地球弱磁場方位角數(shù)據(jù)直觀的顯示；通過取樣電阻Rf及反饋線圈Lfx、Lfy，實現(xiàn)了對地球弱磁場方位角的線性檢測，消除磁滯現(xiàn)象，并提高了該弱磁場方位角檢測裝置的響應(yīng)速度，提高了溫度穩(wěn)定性。
【IPC分類】G01R33-09
【公開號】CN204595187
【申請?zhí)枴緾N201520134050
【發(fā)明人】蔣峰
【申請人】蔣峰
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月9日