[发明专利]一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器

说明书

本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器，在悬臂梁上设置凹槽，在凹槽内设置磁致伸缩材料。工作时，悬臂梁在振源作用下发生振动；在待测磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，挤压悬臂梁，在悬臂梁中施加应力，从而改变悬臂梁的共振频率，通过检测悬臂梁振动的共振实现磁场探测。由于悬臂梁的共振频率与施加在其中的应力关系密切，所以本发明的磁场探测灵敏度高。另外，本发明可以采用不同材料的悬臂梁及不同材料的磁致伸缩材料以实现不同量程的高灵敏度磁场探测，在磁场探测领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器。

背景技术

磁场探测器在人类社会生活的各个方面发挥着越来越重要的作用。随着技术的发展，人类对磁场探测技术的要求越来越高。传统的磁场探测器主要是基于霍尔效应、磁阻效应、磁通门效应及隧道效应的。探索不同原理的、结构简单的高灵敏度磁场探测装置依然是当前的需要。

中国发明专利申请201711457030.5“一种悬臂梁式磁传感器、其制备方法与使用方法”提出一种基于悬臂梁的磁场探测装置。该发明在悬臂梁上设置磁致伸缩材料，在磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，从而改变悬臂梁的共振频率或振幅，通过该共振频率或振幅的变化，实现磁场测量。悬臂梁的共振频率依赖于悬臂梁的材料、质量、外形尺寸等。在该方案中，磁致伸缩材料的膨胀会对悬臂梁产生拉力，但是对其外形的改变较小，也很难产生磁扭矩；对其质量和材料均不会产生较大影响，所以该方案的灵敏度低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器，该磁场探测器包括振源、底座、悬臂梁、磁致伸缩材料；底座有两个，底座固定在振源上，悬臂梁的两端分别固定在两个底座上，悬臂梁上具有凹槽，磁致伸缩材料设置在凹槽内；工作时，悬臂梁在振源作用下发生振动，在待测磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，改变悬臂梁中的应力，从而改变悬臂梁的振动频率，通过检测悬臂梁振动的频率实现磁场探测。

更进一步地，磁致伸缩材料为镍材料。

更进一步地，振源为压电晶振片，悬臂梁为半导体材料或金刚石。

更进一步地，磁致伸缩材料与悬臂梁的表面齐平。

更进一步地，还包括第二悬臂梁，第二悬臂梁与悬臂梁形貌相同，在第二悬臂梁的凹槽内也设有磁致伸缩材料，磁致伸缩材料与悬臂梁的表面齐平，悬臂梁与第二悬臂梁对称地胶连在一起，并固定地连接在两底座上。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器，在悬臂梁上设置凹槽，在凹槽内设置磁致伸缩材料。工作时，悬臂梁在振源作用下发生振动；在待测磁场作用下，磁致伸缩材料膨胀，挤压悬臂梁，在悬臂梁中施加应力，从而改变悬臂梁的共振频率，通过检测悬臂梁振动的共振实现磁场探测。由于悬臂梁的共振频率与施加在其中的应力关系密切，所以本发明的磁场探测灵敏度高。另外，本发明可以采用不同材料的悬臂梁及不同材料的磁致伸缩材料以实现不同量程的高灵敏度磁场探测，在磁场探测领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器的示意图。

图2是又一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器的示意图。

图3是再一种基于磁致伸缩效应的悬臂梁式磁场探测器的示意图。

图中：1、底座；2、悬臂梁；3、凹槽；4、磁致伸缩材料；5、第二悬臂梁。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。