[实用新型]一种基于磁电阻技术检测磁性图形表面磁场的磁头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于磁电阻技术检测磁性图形表面磁场的磁头。

背景技术

在钞票磁性防伪领域，现在市场上主要使用音频磁头技术、磁阻磁头技术和巨磁电阻效应技术；在票据防伪领域，主要为音频磁头技术。

音频磁头技术：该技术使用坡莫合金等软磁材料，制作成具有一个缝隙的环状结构，环状结构上缠绕线圈。当该环状结构的气隙快速通过磁性图形的表面时，基于法拉第电磁感应定律，线圈内部产生感应电流。通过检测感应电流的变化得到磁性图形表面磁场的变化。该技术的主要缺点在于：1. 适应于检测硬磁材料的表面漏磁场，当检测软磁材料时需要加外部激励磁场，但是该外部激励磁场很大程度上影响了该磁头的灵敏度；2. 制作多路磁头的情况下，每一路磁头的灵敏度的一致性非常难以保证，降低了生产的成品率，增加了产品的生产成本；3. 该磁头具有很低的抗外界磁场干扰的能力，就要求在复杂的工作环境下对各种干扰源进行必要的屏蔽处理，一方面增加了后续应用产品的成本，另一方面也增加了后续应用产品的设计难度；4. 信号的输出幅值和磁头相对于被检测磁性图形的相对速度相关，对于信号的定量分析增加了难度；5. 在一些磁场的确存在，但是空间上的差异不大的情况下，磁头的实际输出很小，可能产生磁性信息的漏检。

磁阻磁头技术：该技术使用InSb等磁阻材料，使用两个磁阻电阻组成一个惠斯通半桥，两个磁阻在平面内具有空间上的位置差异，通过检测两个磁阻上磁场的不同来检测磁性图形表面的磁场梯度。该技术存在的一些缺点：1. 该技术必需在元件的垂直方向上加一个偏置磁场，磁阻元件才能工作，同时，由于需要垂直磁化软磁图形，所需要的磁场一般比较大，该磁场的产生需要很强磁性的永磁铁产生以降低磁性的衰减，但是磁性衰减的必然性导致磁阻的灵敏度可能变化，也就是说随着时间的增加，磁头的灵敏度会发生变化。2. 磁阻元件的灵敏度比较低，一般在0.2 mV/V/Gs – 1 mV/V/G的范围，这就要求在测量弱磁场的情况下（钞票上的软磁性信息的磁场强度一般都比较低），后续信号处理电路的放大倍数很高。3. 磁阻元件的噪声较大，在检测弱磁场信号时，需要较为复杂的锁频放大技术，可以检测的磁场信号的频率受到一定限制。4. 由于是采用了半桥结构，对于电源波动以及外部耦合信号的抗干扰能力有限，就要求在复杂的工作环境下对各种干扰源进行必要的屏蔽处理，一方面增加了后续应用产品的成本，另一方面也增加了后续应用产品的设计难度。5. 在多路磁头的设计中，较难保证各路磁头的灵敏度的一致性，降低了生产的成品率，增加了产品的生产成本。6. 由于采用了梯度计的设计，只能识别磁场的垂直分量的空间梯度，不能直观测量磁场的实际分布，在一些磁场的确存在，但是空间上的差异不大的情况下，磁头的实际输出很小，可能产生磁性信息的漏检。

巨磁阻效应（GMR）技术：该技术可以采用薄膜工艺制备，灵敏度方向在薄膜面内。基于该技术的磁头的实现主要有两种方式：一种是在基板上制备两个GMR电阻，这两个GMR电阻的灵敏度方向可以是一致的，也可以是反向的，把这两个GMR电阻连接成惠斯通半桥的形式。两个GMR电阻放置的平面是和待检测的磁性图形所在平面平行的，同时，两个GMR电阻放置的相对位置可以是和验证磁性图形行进的方向平行，也可以是和磁性图形行进的方向垂直。这两种方式都是检测磁性图形表面漏磁的面内分量在面内两个GMR电阻排列方向上的梯度值。该技术的优点是，由于采用了薄膜工艺，产品的生产一致性比较容易保证。该技术的缺点是：1. 由于采用了梯度检测的方式，不能直接测量磁场的实际分布，在一些磁场的确存在，但是空间上的差异不大的情况下，磁头的实际输出很小，可能产生磁性信息的漏检；2. 由于是采用了半桥结构，对于电源波动以及外部耦合信号的抗干扰能力有限，就要求在复杂的工作环境下对各种干扰源进行必要的屏蔽处理，一方面增加了后续应用产品的成本，另一方面也增加了后续应用产品的设计难度。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷提供可以对磁场垂直分量的实际大小进行精确测量的基于磁电阻技术检测软磁图形的磁头，其为磁性图形表面漏磁的定量分析提供了可能性。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于磁电阻技术检测磁性图形表面磁场的磁头，包括支架和设置于支架上的PCB板，还包括水平励磁结构，其用于产生一个平行于磁头表面的磁场；和基于磁电阻MR元件的磁场检测部件，其用于检测磁性图形表面漏磁场的垂直分量的分布情况。

进一步的，所述水平励磁结构为前后两块水平磁化的永磁体沿着磁化方向放置在所述磁场检测部件的前后位置。