專利名稱：基于磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的微小磁場(chǎng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的方法來(lái)測(cè)量微小磁場(chǎng)的裝置。
背景技術(shù)：
目前眾多測(cè)量磁場(chǎng)的方法中，大都將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)進(jìn)行處理，其中最主流的是利用霍爾器件來(lái)轉(zhuǎn)變。雖然利用霍爾器件測(cè)量磁場(chǎng)的方法已比較成熟，但它具有一定的局限性，不適用于所有場(chǎng)合，霍爾器件也不可忽略存在著磁阻效應(yīng)，隨溫度變化也較大， 受環(huán)境影響大，抗干擾能力不強(qiáng)。而利用磁阻效應(yīng)雖然靈敏度較高，抗干擾能力強(qiáng)，但由于測(cè)量微小磁場(chǎng)時(shí)，磁阻器件的電阻變化量與磁感應(yīng)強(qiáng)度成非線性關(guān)系，直接測(cè)量的話將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果處理復(fù)雜，誤差較大。
發(fā)明內(nèi)容為了克服霍爾器件測(cè)量磁場(chǎng)帶來(lái)的局限性，同時(shí)也為了克服直接測(cè)量微小磁場(chǎng)誤差較大的不足。我們采用磁阻效應(yīng)的方案，并通過(guò)磁場(chǎng)疊加的方法，將磁場(chǎng)偏置到線性區(qū)進(jìn)行測(cè)量，使結(jié)果處理簡(jiǎn)單，測(cè)量精度更高。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是利用磁阻器件構(gòu)成測(cè)量的探頭，具體是將兩個(gè)分別附加了永磁鐵的銻化銦薄膜磁敏電阻(InSb)反向接在一起，然后通過(guò)金屬環(huán)氧封裝構(gòu)成，同時(shí)將這兩個(gè)銻化銦薄膜磁敏電阻通過(guò)導(dǎo)線接入到惠斯通電橋的相鄰橋臂。本實(shí)用新型利用銻化銦薄膜磁敏電阻的電阻值隨著外加磁場(chǎng)變化而變化的特性將磁場(chǎng)信息轉(zhuǎn)變成磁阻器件電阻的變化量，然后通過(guò)將銻化銦薄膜磁敏電阻接入成為惠斯通電橋的橋臂，又將電阻值的變化量轉(zhuǎn)變成電壓的變化量，從而通過(guò)電壓的測(cè)量便可間接實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量。而一般的磁阻器件處于較弱磁場(chǎng)(B ^ O. 06T)中，其電阻相對(duì)變化量正比于外加磁場(chǎng)的平方；而在強(qiáng)磁場(chǎng)(B ^ O. 12T)中，電阻相對(duì)變化量與外加磁場(chǎng)呈線性關(guān)系。 通過(guò)一個(gè)永磁鐵給磁阻器件銻化銦薄膜磁敏電阻附加一個(gè)約O. 13T的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，當(dāng)再外加一個(gè)待測(cè)量的微小磁場(chǎng)時(shí)，兩磁場(chǎng)疊加后大于O. 12T，磁阻的相對(duì)變化量將與總磁場(chǎng)呈線性關(guān)系，這樣通過(guò)磁場(chǎng)疊加將待測(cè)的微小磁場(chǎng)偏置到與磁阻相對(duì)變化量呈線性關(guān)系的區(qū)域既簡(jiǎn)化了結(jié)果的處理，也提高了測(cè)量的精度。把電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電壓信號(hào)時(shí)，由于銻化銦電阻是磁敏電阻的同時(shí)也是熱敏電阻，而且溫度系數(shù)很大，所以溫度的影響不容忽略。設(shè)計(jì)在惠斯通電橋的相鄰橋臂上使用相同材料的銻化銦電阻(圖I)，也即將探頭中兩個(gè)一樣的銻化銦薄膜磁敏電阻通過(guò)導(dǎo)線接入到惠斯通電橋的相鄰橋臂，并用金屬環(huán)氧封裝起來(lái)，與外界隔開，使它們的溫度盡量接近，這樣惠斯通電橋同一邊的兩個(gè)銻化銦電阻將隨外界溫度同時(shí)變化，因此不影響惠斯通電橋的電壓輸出結(jié)果，從而可消除溫度的影響。同時(shí)將封裝在一起已附加永恒磁場(chǎng)的磁敏電阻構(gòu)成的探頭置于待測(cè)磁場(chǎng)中，當(dāng)外加的微小磁場(chǎng)與永磁鐵的穩(wěn)恒磁場(chǎng)方向相同時(shí)， 銻化銦電阻阻值增加；當(dāng)外加的微小磁場(chǎng)與永磁鐵的穩(wěn)恒磁場(chǎng)方向相反時(shí)，銻化銦電阻阻值減少，由于本裝置將這兩個(gè)分別附加了永磁鐵的銻化銦薄膜磁敏電阻反向接在一起(圖2)，這樣在磁場(chǎng)中它們一個(gè)電阻阻值增加，一個(gè)電阻阻值減少，經(jīng)過(guò)惠斯通電橋輸出的電壓將增倍，提高了測(cè)量的靈敏度。本實(shí)用新型的有益效果是，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量方便，實(shí)驗(yàn)證明方案可行，且具有一定的創(chuàng)新性。

圖I是本實(shí)用新型使用到的惠斯通電橋。圖2是探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖中I.銻化銦薄膜磁敏電阻(InSb)，2.永磁鐵北極，
3.永磁鐵南極，4.永磁鐵南極，5.永磁鐵北極，6.鋪化銦薄膜磁敏電阻(InSb)
具體實(shí)施方式
在圖I中，RU R2是銻化銦薄膜磁敏電阻，其阻值都為R ；R3是可變電阻，R4是定值電阻。測(cè)量開始時(shí)，先將附加了永磁鐵的銻化銦電阻構(gòu)成的探頭置于磁場(chǎng)外，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻R3使電橋處于平衡狀態(tài)，設(shè)平衡時(shí)R3和R4的電阻同為R0，然后將銻化銦電阻探頭置于磁場(chǎng)中即可對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)附加磁場(chǎng)和待測(cè)磁場(chǎng)處于同一直線，即為可測(cè)量狀態(tài)，此時(shí)A、B間的電勢(shì)差為[0011]
權(quán)利要求1.一種基于磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的微小磁場(chǎng)測(cè)量裝置，利用磁阻器件構(gòu)成測(cè)量的探頭，其特征是探頭由兩個(gè)分別附加了永磁鐵的銻化銦薄膜磁敏電阻通過(guò)金屬環(huán)氧封裝構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的微小磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征是: 探頭中兩個(gè)分別附加了永磁鐵的銻化銦磁敏電阻反向接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的基于磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的微小磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征是探頭中兩個(gè)銻化銦薄膜磁敏電阻通過(guò)導(dǎo)線接入到惠斯通電橋的相鄰橋臂。
專利摘要一種基于磁阻效應(yīng)和磁場(chǎng)疊加的微小磁場(chǎng)測(cè)量裝置。它利用磁阻器件構(gòu)成測(cè)量的探頭，具體是將兩個(gè)分別附加了永磁鐵的銻化銦薄膜磁敏電阻(InSb)反向接在一起，然后通過(guò)金屬環(huán)氧封裝構(gòu)成，同時(shí)將這兩個(gè)銻化銦薄膜磁敏電阻通過(guò)導(dǎo)線接入到惠斯通電橋的相鄰橋臂。該方案不僅通過(guò)磁場(chǎng)疊加將待測(cè)的微小磁場(chǎng)偏置到與磁阻相對(duì)變化量呈線性關(guān)系的區(qū)域，簡(jiǎn)化了結(jié)果的處理，也提高了測(cè)量的精度，而且在消除溫度對(duì)磁敏電阻阻值影響的同時(shí)，也將輸出的電壓信號(hào)增倍，提高了靈敏度。
文檔編號(hào)G01R33/09GK202351418SQ20112026787
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者李曉天, 翁錦深, 蔣一奇 申請(qǐng)人:翁錦深