一种弱磁场方位角检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及磁场检测设备技术领域，尤其设及基于非晶体合金材料的一种弱 磁场方位角检测装置。
【背景技术】
[0002] 弱磁场检测在生产科研领域中有重大的应用。随着微电子技术的发展，在国防、汽 车电子、现代农业、自动化控制等重点技术领域中需要微型、高性能、高灵敏度且反应速度 快的弱磁场检测装置来检测磁场的方位角。现有技术中的弱磁场方位角检测装置有：基于 霍尔效应化all)的弱磁场方位角检测装置、基于各项异性（AMR)的弱磁场方位角检测装 置，巨磁电阻（GMR)弱磁场方位角检测装置、磁通口（Fluxgate)弱磁场方位角检测装置。但 是，上述弱磁场方位角检测装置都具有一定的缺陷，例如磁滞现象、响应速度不高、温度稳 定性不佳。
[0003] 有鉴于此，有必要对现有技术中的弱磁场方位角检测装置予W改进，W解决上述 技术瑕疵。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于公开一种弱磁场方位角检测装置，实现对地球弱磁场方位 角的计算，避免磁滞现象，提高响应速度，并提高温度稳定性。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种弱磁场方位角检测装置，包括：
[0006] 非晶丝Rx、Ry;
[0007] 传感器电路，采集非晶丝R,、Ry所获取的弱磁场中X轴、Y轴方向的磁场分量化X、 Hey;
[000引 A/D转换电路，将磁场分量化X、化y的模拟信号转化为数字信号，并将数字信号送 至微处理器；
[0009] 微处理器，接收A/D转换电路所生成的数字信号并计算弱磁场方位角；和
[0010] 显示装置，将微处理器计算得到的地球弱磁场方位角进行显示。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，非晶丝Rx、Ry包括钻基非晶丝。
[0012] 作为本实用新型的进一步改进，传感器电路包括磁阻抗传感器电路。
[0013] 作为本实用新型的进一步改进，传感器电路包括：
[0014] 用W产生方波脉冲信号的CMOS多谐振荡电路；
[0015] 将方波脉冲信号转换成尖脉冲信号的RC微分电路；
[0016] 与非晶丝馬、Ry相缠绕的反馈线圈Lfx、Lfy;
[0017] 检测尖脉冲信号峰值的峰值检波电路；
[001引放大器讯
[0019] 连接反馈线圈Lh、Lfy输入端与放大器输出端的取样电阻Rf。
[0020] 作为本实用新型的进一步改进，传感器电路还包括与非晶丝馬、Ry相缠绕的偏置 线圈Lpx、Lpy。
[0021] 作为本实用新型的进一步改进，传感器电路还包括在RC微分电路的输出端与非 晶丝馬、Ry的输入端之间设置的整理隔离电路。
[002引作为本实用新型的进一步改进，整理隔离电路包括非口电路、DC-DC变换电路。 [002引作为本实用新型的进一步改进，A/D转换电路为ADS1100型A/D转换器。
[0024]作为本实用新型的进一步改进，微处理器为STC12C5A60S2单片机。
[0025] 作为本实用新型的进一步改进，显示装置包括液晶显示器、等离子显示器、发光二 极管、阴极射线管。
[0026] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过CMOS多谐振荡电路产生的尖脉 冲电流对非晶丝馬、Ry激励产生磁阻抗效应（MI)从而实现对地球弱磁场方位角的检测目 的；结合微处理器和显示装置使弱磁场方位角数据直观的显示；通过取样电阻Rf及反馈线 圈Lh、Lfy，实现了对地球弱磁场方位角的线性检测，消除磁滞现象，并提高了该磁场方位角 检测装置的响应速度，提高了温度稳定性。
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型一种弱磁场方位角检测装置的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[002引下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是， 该些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据该些实施方式所作的功 能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
[0029] 在详细阐述本实用新型的【具体实施方式】之前，首先对相关技术术语做初步阐述。
[0030] 1.趋肤效应（skineffect);当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的 电流分布不均匀，电流集中在导体的"皮肤"部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越 靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的 损耗功率也增加。
[0031] 2.磁阻抗效应（Magneto-impedance,MI;是指材料在高频交变流的激励下，交流 阻抗随外加磁场强度的变化而迅速变化的现象。利用磁阻抗效应的高灵敏性，即使在微小 的磁场变化下都会产生很大的交流阻抗变化，通过探测材料的阻抗变化就能够得知外界磁 场的微弱变化，从而对磁场方位角进行检测。
[0032] 3.尖脉冲信号；波形图中具有峰值表现形式的一种脉冲信号。
[0033] 请参图1所示的本实用新型一种弱磁场方位角检测装置100的一种具体实施方 式。在本实施方式中，该非晶丝馬、Ry包括但不限于钻基非晶丝，例如Co-Fe-Si-B非晶丝， 也可W为铁基非晶丝，例如化-Co-Nb-Si-B非晶丝。传感器电路3优选为磁阻抗传感器电 路，当然该传感器电路3也可W为巨磁电阻传感器电路。
[0034] 非晶丝馬、Ry是一种非晶态合金材料，其具有高导磁率，可用作各种用途的磁传感 器。当非晶丝R,、Ry被高频电流磁化，产生"趋肤效应"，其阻抗随外加平行于非晶丝轴向的 磁场，而发生明显变化。该是由于钻基非晶丝内巧具有轴向分布的磁畴结构而外巧具有圆 周向磁畴分布，且呈右旋、左旋交替，钻基非晶丝具有较小的应力感生各向异性和小的饱和 磁致伸缩系数，w及大的长径比共同决定的。正是该些因素使得钻基非晶丝具有高的交流 有效磁导率，且易随外弱磁场作用而变化的特性。因此用钻基非晶丝制成的磁场传感器具 有很高的磁灵敏度。
[0035] 将尖脉冲信号近似为一个周期为T，幅度为A，宽度为为上升沿时间）的S 角波信号，并进行傅立叶级数展开，参公式（1)所示：
[0036]
【主权项】
1. 一种弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，包括： 非晶丝Rx、Ry; 传感器电路（3)，采集非晶丝Rx、Ry所获取的弱磁场中X轴、Y轴方向的磁场分量Hex、 Hey ； A/D转换电路（4)，将磁场分量Hex、Hey的模拟信号转化为数字信号，并将数字信号送 至微处理器（5); 微处理器（5)，接收A/D转换电路（4)所生成的数字信号并计算弱磁场方位角；和 显示装置（6)，将微处理器（5)计算得到的地球弱磁场方位角进行显示。
2. 根据权利要求1所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述非晶丝R x、 Ry包括钻基非晶丝。
3. 根据权利要求1所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述传感器电路 (3)包括磁阻抗传感器电路。
4. 根据权利要求1或2或3所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述传 感器电路（3)包括： 用以产生方波脉冲信号的CMOS多谐振荡电路； 将方波脉冲信号转换成尖脉冲信号的RC微分电路； 与非晶丝Rx、Ry相缠绕的反馈线圈L fx、Lfy; 检测尖脉冲信号峰值的峰值检波电路； 放大器；和 连接反馈线圈Lfx、Lfy输入端与放大器输出端的取样电阻R f。
5. 根据权利要求4所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述传感器电路 还包括与非晶丝Rx、R y相缠绕的偏置线圈L px、Lpy。
6. 根据权利要求4所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述传感器电路 还包括在RC微分电路的输出端与非晶丝R x、Ry的输入端之间设置的整理隔离电路。
7. 根据权利要求6所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所述整理隔离电 路包括非门电路、DC-DC变换电路。
8. 根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所 述A/D转换电路（4)为ADS1100型A/D转换器。
9. 根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于，所 述微处理器（5)为STC12C5A60S2单片机。
10. 根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的弱磁场方位角检测装置（100)，其特征在于， 所述显示装置（6)包括液晶显示器、等离子显示器、发光二极管、阴极射线管。
【专利摘要】本实用新型属于磁场检测设备技术领域，提供了一种弱磁场方位角检测装置，包括：非晶丝Rx、Ry；传感器电路，采集非晶丝Rx、Ry所获取的弱磁场中X轴、Y轴方向的磁场分量Hex、Hey；A/D转换电路，将磁场分量Hex、Hey的模拟信号转化为数字信号；微处理器，计算弱磁场方位角；显示装置。通过CMOS多谐振荡电路产生的尖脉冲电流对非晶丝Rx、Ry激励产生磁阻抗效应(MI)从而实现对地球弱磁场方位角的检测目的；结合微处理器和显示装置使地球弱磁场方位角数据直观的显示；通过取样电阻Rf及反馈线圈Lfx、Lfy，实现了对地球弱磁场方位角的线性检测，消除磁滞现象，并提高了该弱磁场方位角检测装置的响应速度，提高了温度稳定性。
【IPC分类】G01R33-09
【公开号】CN204595187
【申请号】CN201520134050
【发明人】蒋峰
【申请人】蒋峰
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月9日