CN101604007A - 高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器，它包括石英音叉和高磁导率材料片；高磁导率材料片设置在石英音叉的其中一个叉臂的端头上。本发明的有益技术效果是：提供了一种高磁电系数、高灵敏度、结构简单、成本低廉的磁传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁传感器，尤其涉及一种高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器。
背景技术
在现有磁测量方法中，法拉第磁电感应的原理是通过线圈感应的方法测量磁场，测量范围10-3～100T。而使用搜索线圈灵敏度更高，可以达到10-10T。磁光效应法利用法拉第效应或洛仑兹力测量磁场，灵敏度一般可以达到10-4T。光纤干涉法灵敏度达10-10T。美国专利USpatent 20020135364A1提出高灵敏度磁阻传感器，磁阻传感器对弱磁场的灵敏度不高，测量磁场的灵敏度为10-3T。巨磁阻效应有较高磁灵敏性，分辨力达到10-10T，但是它应用时需要加偏置电源。霍尔效应测量灵敏度在10-7T，是使用最广泛的方法之一，但其噪声水平及静态偏移较大。对于弱磁测量则需要更高灵敏度(高精度)的磁传感器和探测器。目前广泛应用的磁通门磁场传感器磁灵敏度可达到10-11T，磁通门传感器有高的分辨率和良好的鲁棒性，但是它的功耗较大，价格较高，结构比较复杂，微型化较困难。核磁共振磁传感器体积大，功耗高，价格昂贵，频率响应较低。超导量子干涉磁场测量仪(SQUID)是目前分辨率最高的磁场探测器，它是以约瑟夫逊效应为理论基础，用超导材料制成的，在超导状态下检测外磁场变化的一种磁测装置，它的磁场测量分辨率最高可达10-15T，但其结构非常复杂、体积庞大且价格昂贵，还需制冷装置，从而限制了它们的应用。
高Q值(低损耗)、宽频带、高灵敏度磁电复合结构的相关研究，目前国内外尚未见有关成功研究的报道。
发明内容
本发明公开了一种高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器，它包括石英音叉和高磁导率材料片；高磁导率材料片设置在石英音叉的其中一个叉臂的端头上。
石英音叉形状为：长方体一端有一长方体形的缺口，其正面为U型，侧面为长方型；
高磁导率材料片可设置在石英音叉其中一个叉臂端部的“U”型面一侧、或叉臂外侧面、或音叉臂内侧面、或叉臂的端面。
本发明的有益技术效果是：提供了一种高磁电系数、高灵敏度、结构简单、成本低廉的磁传感器。
附图说明
图1、高磁导率材料片在石英音叉上的设置位置示意一；
图2、高磁导率材料片在石英音叉上的设置位置示意二；
图3、高磁导率材料片在石英音叉上的设置位置示意三；
具体实施方式
石英材料具有极高的品质因数，将其制作成石英音叉1，密封石英音叉1的品质因数可达到几十万以上，即使是裸露在空气中的石英音叉1，其品质因数也有一万左右。为此，本发明将石英音叉1与高磁导率材料片2结合，构成一种高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器。石英音叉1在外加电激励下会产生谐振，由于外界磁场的变化引起高磁导率材料片2所受磁力的变化，从而改变石英音叉1的谐振频率、谐振幅度和品质因数，通过检测石英音叉1的谐振频率、谐振幅度或品质因素的值(三参数中任何一个)，可以检测出磁场的大小，从而构造出一种磁性材料与石英音叉1复合的磁传感器。
其具体结构为：它由石英音叉1和1片矩形高磁导率材料片2构成；高磁导率材料片2可设置在石英音叉1的其中一个音叉臂端头5个面的任意位置。
理论上音叉的形状可以是任何符合音叉谐振特性的其它形状(如最常见的音叉臂截面为圆形)，但是高磁导率材料片2是用于改变石英音叉1振动参数的关键，为了便于高磁导率材料片2感应外界磁场的变化，以及便于高磁导率材料片2对音叉传递作用力，本发明将石英音叉1形状设计为：长方体一端有一长方体形的缺口，其正面为U型，侧面为长方型。
参见图1至3，高磁导率材料片2设置在音叉上的不同位置示意：图1为高磁导率材料片2固定在叉臂端部的“U”型面一侧时的位置示意；图2为高磁导率材料片2固定在叉臂外侧面时的位置示意；图3为高磁导率材料片2固定在叉臂端面时的位置示意；高磁导率材料片2还可固定在音叉臂内侧面，其所在位置与图2所示的高磁导率材料片2位置相对。
Claims (2)
1、一种高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器，其特征在于：它包括石英音叉(1)和高磁导率材料片(2)；高磁导率材料片(2)设置在石英音叉(1)的其中一个叉臂的端头上。
2、根据权利要求1所述的高磁导率材料和石英音叉复合的磁传感器，其特征在于：石英音叉(1)形状为：长方体一端有一长方体形的缺口，其正面为U型，侧面为长方型；
高磁导率材料片(2)可设置在石英音叉(1)其中一个音叉臂端部的“U”型面一侧、或音叉臂外侧面、或音叉臂内侧面、或叉臂的端面。
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|---|---|---|---|---|
| CN106556803A (zh) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 南京理工大学 | 一种谐振型磁传感器 |
| CN110389307A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-10-29 | 南京理工大学 | 石英谐振式mems磁场传感器 |
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