[发明专利]磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器

说明书

本发明公开了一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器，属于磁传感器领域，包括两个磁致伸缩片、音叉谐振器、固支结构、振荡电路以及频率检测单元，其中，音叉谐振器的两端分别与对应的磁致伸缩片的一端连接；音叉谐振器与磁致伸缩片固定在固支结构内；音叉谐振器与振荡电路连接构成振荡电路环路，振荡电路自激振荡,并根据音叉谐振器谐振频率自激振荡输出振荡信号，音叉谐振器根据振荡信号发生谐振；频率检测单元用于检测音叉谐振器谐振频率。本发明提出的磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器，可通过增加磁致伸缩片的长度产生较大的伸缩变形，从而提高灵敏度。

技术领域

本发明属于磁传感器领域，尤其涉及一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器。

背景技术

常见的高精度磁传感器种类主要有超导量子干涉磁强计(SQUID)、电磁感应式磁传感器、磁通门磁传感器、核磁共振磁传感器、光泵式磁传感器、巨磁阻抗传感器等。然而，现有磁传感器总是或多或少的存在一些不如人意的地方，为了开发高精度、高性价比的新型磁传感器，人们从来都没有停止过对磁传感器新原理和新方法的研究。采用数字频率输出谐振式磁传感器，由于其抗干扰能力强，功耗低，传感器电路简单等特点，受到广泛的关注。发明专利(一种频率转换输出的高Q值谐振磁传感器，申请号：201510924509.X)和文献(Bian L,Wen Y,Li P,et al.Magnetostrictive stress induced frequency shift inresonator for magnetic field sensor[J].Sensors&Actuators A Physical,2016,247:453-458)提出了一种磁致伸缩材料与谐振器复合的数字频率输出谐振式磁传感器，利用磁致伸缩力引起谐振器谐振频率变化来探测磁场。然而，该传感器结构是将致伸缩片与音叉谐振器以“并联”方式复合在一起，该结构方式下音叉谐振器产生的变形小于等于磁致伸缩伸长量，频率变化量受限于磁致伸缩系数。

发明内容

本发明的目的在于提出一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器。

本发明提出的一种数字频率输出的磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器，包括两个磁致伸缩片、音叉谐振器、固支结构、振荡电路以及频率检测单元，其中，所述音叉谐振器的两端分别与对应的磁致伸缩片的一端连接(即“串联”复合方式)；所述音叉谐振器与磁致伸缩片固定在固支结构内；

所述音叉谐振器与振荡电路连接构成振荡电路环路，振荡电路自激振荡,并根据音叉谐振器谐振频率输出振荡信号，所述音叉谐振器根据振荡信号发生谐振；

所述频率检测单元用于检测音叉谐振器谐振频率。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1)本发明中音叉谐振器两端分别与一个磁致伸缩片的一端连接(即“串联”复合方式)，可通过增加磁致伸缩片的长度产生较大的伸缩变形，从而提高灵敏度；2)本发明磁传感器结构简单，稳定性好且功耗较低，便于与各种需要磁测量的设备集成，作为其他设备的内置元件；3)本发明磁传感器采用频率输出，不同于现有大部分磁传感器的模拟量输出，其具有抗噪声干扰能力强的特点，特别适用于某些噪声干扰强，同时输出信号又需要较高准确度的测量场合；4)本发明在保证了测量精度的同时，省去了A/D转换和复杂繁琐的信号处理电路，仅需要简单的频率计数器和振荡电路即可完成信号的测量，从而减少了成本，降低了生产难度。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器实施例1的结构分装图。

图2为本发明一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器实施例1的结构整装图。

图3为本发明一种磁致伸缩/谐振器串联复合的谐振式磁传感器实施例1所用的振荡电路电路图。