一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置的制作方法

本发明涉及一种利用巨磁阻效应对金属密闭体内休眠状态的测试仪进行触发的方法，具体是一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置。

背景技术：

目前，存储测试仪应用领域十分广泛，在信号传输困难的运动件动态参数测试领域起着至关重要的作用。存储测试仪实时实况完成动态参数测试，测试完毕，取出金属密闭体内的存储测试仪，对获取的数据进行分析处理。

存储测试仪（例如：发明专利-微小型智能电子测试仪-cn200910074322.x）一般采用锂电池供电和非易失性存储器存储数据，狭小空间和运动的工作环境对存储测试仪提出了很高的微体积和低功耗要求，具体表现在：存储测试仪的功耗尽可能低、并且存储测试仪采用状态设计，即存储测试仪在测试前处于低功耗休眠状态，待需要测试的时候，给存储测试仪一个触发信号（相当于启动命令），存储测试仪开始工作，实现被测对象的动态参数测试，待测试任务完毕（满足设定数据容量或者设定时间的条件），存储测试仪自动进入休眠状态；若是多次间歇测试，需要多次给存储测试仪一个触发信号（相当于启动命令），实现多次唤醒。因此，存储测试仪何时开始工作取决于触发信号（启动命令），也即触发信号是存储测试仪开始工作的唯一启动命令，不能出现需要启动存储测试仪时候没有触发（也简称为应该触发时候的不触发）、也不能出现不需要触发时候存储测试仪触发了（也简称为不应该触发时候的误触发），于是，不能不触发、也不能误触发，正确可靠地触发是存储测试仪正常工作的一项关键技术。

存储测试仪的触发方法一般有：定时触发（超过设定时间即认为事件发生，即得到唯一的启动命令）、内触发（判断比较信号是否大于预定阈值，若信号大于预定阈值即认为事件发生，即得到唯一的启动命令）、外触发（收到外界触发信号即认为事件发生，即得到唯一的启动命令）。针对一般常用的外触发方法，正确触发的关键在于传递可靠有效的触发信号，可是，金属密闭体对于电、热、光、声等信号传递有一定的阻碍作用，使用受限；虽然金属密闭体对磁场有一定的屏蔽作用，但是只是对磁信号幅度衰减，能够将金属密闭体外部的磁信号传递到金属密闭体内部（公开资料及实践经验表明金属屏蔽体的屏蔽效果不能达到磁场强度衰减为零的地步）。于是本发明利用巨磁电阻对微弱磁信号的敏感反应，实现金属密闭体内存储测试仪的触发。

技术实现要素：

本发明为了解决金属密闭体内存储测试仪难以有效触发问题，提供了一种基于巨磁阻效应的金属密闭体内测试仪的触发方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置，所述触发装置包括设置于金属密闭体外壁左侧的u型磁铁，u型磁铁的两个磁极朝向金属密闭体，与u型磁铁的两个磁极相对的金属密闭体内壁左侧面上安装有第一导磁体和第二导磁体；

金属密闭体内部与第二导磁体中部水平相对的设置有第二巨磁电阻和第四巨磁电阻，第二巨磁电阻和第四巨磁电阻分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第二巨磁电阻和第四巨磁电阻的水平中心线位于同一水平面上，第二导磁体的底面与第二巨磁电阻和第四巨磁电阻的底面在同一水平面上或低于两者的底面高度，第二导磁体的前后宽度与第二巨磁电阻外侧面和第四巨磁电阻外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离，第二导磁体的水平中心线与第二巨磁电阻和第四巨磁电阻之间的中心线在同一水平面内；

第二巨磁电阻和第四巨磁电阻右侧的金属密闭体内部设置有第二条形磁铁，第二条形磁铁位于第二巨磁电阻和第四巨磁电阻之间的中心线上；

金属密闭体内部与第一导磁体中部水平相对的设置有第一巨磁电阻和第三巨磁电阻，第一巨磁电阻和第三巨磁电阻分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第一巨磁电阻和第三巨磁电阻的水平中心线位于同一水平面上，第一巨磁电阻在金属密闭体内部所在的前后左右位置与第二巨磁电阻相同，第三巨磁电阻在金属密闭体内部所在的前后左右位置与第四巨磁电阻相同，第一导磁体的顶面与第一巨磁电阻和第三巨磁电阻的顶面在同一水平面上或高于两者的底面高度，第一导磁体的前后宽度与第一巨磁电阻外侧面和第三巨磁电阻外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离；

第一巨磁电阻和第三巨磁电阻右侧的金属密闭体内部设置有第一条形磁铁，第一条形磁铁位于第一巨磁电阻和第三巨磁电阻之间的中心线上；

第二条形磁铁与第一条形磁铁的磁极所在的方向相同，位于底部的第二巨磁电阻、第四巨磁电阻和第二条形磁铁通过位于中部的平板状的第三导磁体、与位于上部的第一巨磁电阻、第三巨磁电阻和第一条形磁铁间隔开，平板状的第三导磁体与金属密闭体前后左右四壁相连，将整个金属密闭体平均分成上下两个独立的空间；

第一巨磁电阻、第二巨磁电阻、第三巨磁电阻和第四巨磁电阻构成差动全桥；

第一巨磁电阻的一端和第四巨磁电阻的一端通过引线相连接形成a连接点，第二巨磁电阻的一端和第三巨磁电阻的一端通过引线相连接形成c连接点，第一巨磁电阻的另一端和第二巨磁电阻的另一端通过引线相连接形成b连接点，第三巨磁电阻的另一端和第四巨磁电阻的另一端通过引线形成d连接点，a连接点和c连接点分别连接至金属密闭体内部直流电源u的正负极，b连接点和d连接点通过引线形成输出端uo，输出端uo接入差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块，将比较电路模块输出端与存储测试仪相连接。

本发明所述一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置的有益效果是：

1.当前所用的存储测试仪安装在金属密闭体内，此类存储测试仪适应复杂恶劣环境，但是金属密闭体阻碍了光、电等信号的传递，考虑使用磁信号对金属密闭体内的存储测试仪进行触发。金属密闭体虽然对磁信号有衰减屏蔽作用，但是只是对磁信号的幅度衰减，使其变为微弱磁信号，并不是将磁信号完全屏蔽掉，即对磁信号是量的衰减而不是质的不存在，因此，本发明解决了金属密闭体内外的信号传递问题，实现了对金属密闭体内部存储测试仪的可靠触发；

2.使用三个磁铁（一个u型磁铁和两个条形磁铁），利用其通过磁铁间极性的相互吸引与相互排斥作用，调节磁感线的密度进而调节磁场强度，使其可以可靠地调节巨磁电阻的灵敏变化；

3.利用在弱磁场中具有高导磁率的导磁体，增强导磁性能，保证磁信号可靠传递。例如，软磁材料的坡莫合金，其在弱磁场中具有极高磁导率、低损耗和低的矫顽力；

4.利用巨磁电阻组成的差动全桥结构，将微弱的电阻变化（信号）转换为电压信号。差动全桥结构相比于单臂电桥其变化的灵敏度提高4倍，是一种精度很高的测量方式；

5.利用巨磁阻效应对密闭体内的存储测试仪进行触发。巨磁电阻能将非常弱小的磁场变化引起非常显著的电阻变化，其变化的幅度比通常高十几倍，且具有体积小、灵敏度高、线性度好、线性范围宽、响应频率高、相位精度及重复精度好、抗噪声能力强、工作温度范围广、可靠性高、成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为金属密闭体内存储测试仪触发装置的整体结构示意图。

图2为图1在a-a方向的剖视图。

图3为图1在b-b方向的剖视图。

图4为u型磁铁以上s极下n极放置时的差动全桥电路图。

图5为u型磁铁以上n极下s极放置时的差动全桥电路图。

图6为差动电桥输出的uo信号经过放大、隔直、滤波、比较处理的电路图（公知技术）。

图中：1-金属密闭体，2-磁铁，2a-u型磁铁，2b-第一条形磁铁，2c-第二条形磁铁，3-导磁体，3a-第一导磁体，3b-第二导磁体，3c-第三导磁体，4-巨磁电阻，4a-第一巨磁电阻，4b-第二巨磁电阻，4c-第三巨磁电阻，4d-第四巨磁电阻，5、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j、5k、5l-支撑体，6-存储测试仪，y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9、y10、y11、y12-引线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明所述一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置进行详细的说明。

一种基于巨磁电阻磁敏感的金属密闭体内测试仪触发装置，所述触发装置包括设置于金属密闭体1外壁左侧的u型磁铁2a，u型磁铁2a的两个磁极朝向金属密闭体1，与u型磁铁2a的两个磁极相对的金属密闭体1内壁左侧面上安装有第一导磁体3a和第二导磁体3b；

金属密闭体1内部与第二导磁体3b中部水平相对的设置有第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d，第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d的水平中心线位于同一水平面上，第二导磁体3b的底面与第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d的底面在同一水平面上或低于两者的底面高度，第二导磁体3b的前后宽度与第二巨磁电阻4b外侧面和第四巨磁电阻4d外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离，第二导磁体3b的水平中心线与第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d之间的中心线在同一水平面内；

第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d右侧的金属密闭体1内部设置有第二条形磁铁2c，第二条形磁铁2c位于第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d之间的中心线上；

金属密闭体1内部与第一导磁体3a中部水平相对的设置有第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c，第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c分别前后平行并排设置且两者之间存在间距，第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c的水平中心线位于同一水平面上，第一巨磁电阻4a在金属密闭体1内部所在的前后左右位置与第二巨磁电阻4b相同，第三巨磁电阻4c在金属密闭体1内部所在的前后左右位置与第四巨磁电阻4d相同，第一导磁体3a的顶面与第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c的顶面在同一水平面上或高于两者的底面高度，第一导磁体3a的前后宽度与第一巨磁电阻4a外侧面和第三巨磁电阻4c外侧面之间的距离相等或宽于两者外侧面之间的距离；

第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c右侧的金属密闭体1内部设置有第一条形磁铁2b，第一条形磁铁2b位于第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c之间的中心线上；

第二条形磁铁2c与第一条形磁铁2b的磁极所在的方向相同，位于底部的第二巨磁电阻4b、第四巨磁电阻4d和第二条形磁铁2c通过位于中部的平板状的第三导磁体3c、与位于上部的第一巨磁电阻4a、第三巨磁电阻4c和第一条形磁铁2b间隔开，平板状的第三导磁体3c与金属密闭体1前后左右四壁相连，将整个金属密闭体1平均分成上下两个独立的空间；

第一巨磁电阻4a、第二巨磁电阻4b、第三巨磁电阻4c和第四巨磁电阻4d构成差动全桥；

第一巨磁电阻4a的一端和第四巨磁电阻4d的一端通过引线相连接形成a连接点，第二巨磁电阻4b的一端和第三巨磁电阻4c的一端通过引线相连接形成c连接点，第一巨磁电阻4a的另一端和第二巨磁电阻4b的另一端通过引线相连接形成b连接点，第三巨磁电阻4c的另一端和第四巨磁电阻4d的另一端通过引线形成d连接点，a连接点和c连接点分别连接至金属密闭体1内部直流电源u的正负极，b连接点和d连接点通过引线形成输出端uo，输出端uo接入差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块，将比较电路模块输出端与存储测试仪6相连接。

具体使用时，是将u型磁铁2a的两个磁极分别与第一导磁体3a和第二导磁体3b相对的金属密闭体1外壁靠近，对金属密闭体1内部施加了一个磁信号，使得位于第三导磁体3c下部和上部的其中一组巨磁电阻的阻值增大，另外一组巨磁电阻的阻值减小，巨磁电阻阻值变化形成的电阻信号通过差动电桥转换成电压输出信号，电压输出信号经过差分放大、隔直、放大滤波、比较得到由低电平跳变到高电平的电压信号，即能够引起存储测试仪6启动触发的电压信号，实现对存储测试仪6的触发。

具体的，所述第一导磁体3a、第二导磁体3b、第一巨磁电阻4a、第二巨磁电阻4b、第三巨磁电阻4c、第四巨磁电阻4d、第一条形磁铁2b、第二条形磁铁2c、第三导磁体3c、差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块以及存储测试仪6是通过非导磁材料固定于金属密闭体1内部的。如图1和2所示的各非导磁材料的支撑体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5i、5j、5k、5l将各巨磁电阻、导磁体以及磁铁支撑于金属密闭体1内部。当然为了起到减震的作用，金属密闭体1内部的空余空间填充有非导磁材料。

本发明上述各个部件的安装方式绝不仅仅只有上述结构，只要是能够将各部件固定安装于金属密闭体1内部的安装方式都可使用，而且所使用的安装结构（相当于支撑体）需为非导磁材料。具体的，例如第一导磁体3a和第二导磁体3b可通过非导磁材料的黏胶类物质固定安装于金属密闭体1内壁上，各巨磁电阻、导磁体以及磁铁支撑于金属密闭体1内部后，为了起到减震作用，也可以通过非导磁材料的黏胶类物质固定安装于安装结构上。

优选的，u型磁铁2a为永久磁铁或电磁铁，第一条形磁铁2b和第二条形磁铁2c为永久磁铁。

具体实施时，可通过如图5或图6所示的，在差动全桥中，第一巨磁电阻4a分别和引线y1、引线y2相连接，第二巨磁电阻4b分别和引线y3、引线y4相连接，第三巨磁电阻4c分别和引线y5、引线y6相连接，第四巨磁电阻4d分别和引线y7、引线y8相连接，引线y1和引线y8相交于a连接点，引线y2和引线y3相交于b连接点，引线y4和引线y5相交于c连接点，引线y6和引线y7相交于d连接点，从a连接点引出引线y9、c连接点引出引线y10分别接于金属密闭体1内部直流电源u（锂电池）的正负极，从b连接点引出引线y12、d连接点引出引线y11作为输出端uo，两引线分别接入差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块，比较电路模块输出的由低电平到高电平的跳变用于对存储测试仪6的触发。

本发明的引线y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7、y8、y9、y10、y11和y12是金属导体引线；输出信号uo差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块通过金属引线连接，比较电路输出低电平至高电平信号经过金属引线连接至存储测试仪。

当需要对金属密闭体1内部的存储测试仪6触发时候，将u型磁铁2a的两个磁极靠近金属密闭体1外部（第一导磁体3a和第二导磁体3b正对的位置），即对金属密闭体1施加了一个磁信号；当u型磁铁2a以上s极、下n极方向放置时，磁信号虽然受到金属屏蔽体的屏蔽作用而衰减，但是金属密闭体侧壁有微弱的磁信号，其中微弱的磁信号通过第一导磁体3a和第二导磁体3b实现磁力线汇聚；根据巨磁电阻的特性（有微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，增加磁场强度巨磁电阻急剧减小，减弱磁场强度巨磁电阻急剧增大），放置在u型磁铁2a与第一条形磁铁2b、第二条形磁铁2c之间的各巨磁电阻的阻值急剧变化；当第三导磁体3c上部的第一条形磁铁2b为左s极右n极的方向放置时，即第一条形磁铁2b的s极与u型磁铁2a的s极相对，此时u型磁铁2a与第一条形磁铁2b产生相互排斥的作用，其之间的磁感线是向上与向下发散排布的，即u型磁铁2a与第一条形磁铁2b之间的磁感线密度较稀疏，磁场强度减弱，使得第三导磁体3c上部的、位于u型磁铁2a与第一条形磁铁2b之间的第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c的阻值急剧增大；同时，当第三导磁体3c下部的第二条形磁铁2c为左s极右n极的方向放置时，即第二条形磁铁2c的s极与u型磁铁2a的n极相对，此时u型磁铁2a与第二条形磁铁2c产生相互吸引的作用，其之间的磁感线是汇聚的，即u型磁铁2a与第二条形磁铁2c之间的磁感线密度较密集，磁场强度增强，使得第三导磁体3c下部的、位于u型磁铁2a与第二条形磁铁2c之间的第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d的阻值急剧减小。这样由四个巨磁电阻急剧变化的电阻信号转换成灵敏度高的电压输出信号，构成了差动全桥（如图4所示）。

同理，当u型磁铁2a以上n极下s极方向放置时，且金属密闭体内部的第一条形磁铁2b与第二条形磁铁2c放置的位置及极性不变时，根据磁信号引起的巨磁电阻阻值变化，产生与u型磁铁2a上s极下n极时相对的一种差动全桥形式。磁信号产生装置发出一定磁场强度的磁信号，由于金属屏蔽体的屏蔽作用（但仅仅是对磁信号的幅度衰减而非完全屏蔽掉），通过金属密闭体1侧壁的磁信号十分微弱，第一导磁体3a和第二导磁体3b具有磁力线汇聚作用，微弱的磁信号通过第一导磁体3a和第二导磁体3b实现磁力线汇聚；根据巨磁电阻的特性，放置在u型磁铁2a与第一条形磁铁2b、第二条形磁铁2c之间的各巨磁电阻的阻值急剧变化。当第三导磁体3c上部的第一条形磁铁2b为左s极右n极的方向放置时，即第一条形磁铁2b的s极与u型磁铁2a的n极相对，此时u型磁铁2a与第一条形磁铁2b产生相互吸引的作用，其之间的磁感线是汇聚的，即u型磁铁2a与第一条形磁铁2b之间的磁感线密度较密集，磁场强度增强，使得第三导磁体3c上部的、位于u型磁铁2a与第一条形磁铁2b之间的第一巨磁电阻4a和第三巨磁电阻4c的阻值急剧减小；同时，当第三导磁体3c下部的第二条形磁铁2c为左s极右n极的方向放置时，即第二条形磁铁2c的s极与u型磁铁2a的s极相对，此时u型磁铁2a与第二条形磁铁2c产生相互排斥的作用，其之间的磁感线是向上与向下发散排布的，即u型磁铁2a与第二条形磁铁2c之间的磁感线密度较稀疏，磁场强度减弱，使得第三导磁体3c下部的、位于u型磁铁2a与第二条形磁铁2c之间的第二巨磁电阻4b和第四巨磁电阻4d的阻值急剧增大。这样由四个巨磁电阻急剧变化的电阻信号转换成灵敏度高的电压输出信号，构成了差动全桥（如图5所示）。

差动全桥可以根据巨磁电阻的变化量，相对于单臂电桥其变化的灵敏度提高4倍。其中，要求所给的磁信号强度在一定阈值范围内，使变化的磁场强度可以控制在巨磁电阻有效的变化范围内。从差动全桥的输出端引出两引线分别接入差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块，差动全桥输出的灵敏度高、变化幅度大的电压信号经过差分放大电路模块、电容隔直模块、放大滤波电路模块、比较电路模块的处理得到易引起电平触发器跳变的电压信号，即能够引起存储测试仪6启动触发的电压值（此电压值要大于预设的触发电压阈值）。将比较电路的输出引线与存储测试仪6相连接，把差动全桥输出的灵敏度高、变化幅度大的信号通过差分放大电路模块，电容隔直模块，放大、滤波电路模块，比较电路模块输出由低电平跳变到高电平实现对存储测试仪6的触发（启动）并进行下一步的工作。当存储测试仪6对动态参数测试完毕，从对应的装置中将其取出，并进行其内部数据的分析与处理。

通过以上触发装置的设计，实现对存储测试仪6的可靠触发。差动全桥输出的电压信号经过差分放大电路模块，电容隔直模块，放大、滤波电路模块处理块是本领域技术人员所熟知的。

差分放大电路模块由仪表放大器实现，电容隔直模块是一个瓷片电容用于直流信号隔断，通过由于磁铁引起磁阻变化进而差动电桥输出的动态信号，即由低电平跳变到高电平变化的信号只会在u型磁铁靠近金属密闭体这个事件发生时候产生，以防止误触发；放大、滤波电路模块由压控电压源二阶低通滤波电路实现，比较电路由比较器实现，这些技术为本领域技术人员所熟知的。

另外，具体应用时，各巨磁电阻与第一导磁体3a和第二导磁体3b之间的距离要尽量贴近，但是不能接触；第一条形磁铁2b和第二条形磁铁2c与各巨磁电阻之间的距离也要尽量贴近，但是不能接触。所述平板状的第三导磁体3c与金属密闭体1前后左右四壁相连，将整个金属密闭体1平均分成上下两个独立的空间，将上下两个磁场区域间隔开，减小上下两个磁场区域之间的影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。