专利名称：一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于电气元件传感器领域，涉及一种利用InSb-NiSb磁敏电阻效应原 理制造的振动传感器，广泛用于电力、石油、化工、冶金、交通、建筑、军事工 业等行业中对仪器、设备的长期振动监测和保护，特别用于系统在线自动检测报 警系统。
技术背景目前振动传感器常用分两种 一种为磁电式， 一种为压电式。磁电式是利用 振动导致可动线圈或软硬磁材料运动，运动体切割磁力线而使磁通量随时间发生 变化，从而在线圈内部产生感应电动势，即产生电信号；压电式是利用压电效应， 压电元件受振动时，内部的质量块受到外力的作用产生加速度运动，对压电元件 施加外力，从而在压电元件内部产生电信号。这些现有振动传感器应用都有一定 的频率大小和振幅大小的限制。磁电式在振动频率很低时(如10HZ时)，所产生的感应电动势就极小，在低频级就生产失真，不敏感。而压电式在频率低和频率极高时以及振幅小时，都会产生失真。发明内容本发明的目的就是要利用磁敏电阻效应原理，提供一种可真实、准确反映振 动频率和振幅大小的磁敏电阻型振动传感器。本发明所利用的InSb-NiSb材料是一种功能复合材料，是利用Bridgeman定 向结晶技术在m-V族半导体InSb的基体内部生长出平行排列的针状NiSb晶体。 由于NiSb是金属间化合物，具有良好的导电性，相当于在半导体基体上平行排 列了，豆路条。当短路条、磁场和电流三者互相垂直时，这荦短路条短路了在磁场 下半导体基体中产生的霍耳电场。在磁场的作用下使材料内部的载流子受洛仑兹 力不断偏转，载流子的运动路径加大，宏观上电阻增加。本发明所用的磁敏电阻 元件，在零磁场和3千高斯磁场下，电阻率会增加3倍以上。一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，由电子处理电路板1、永久磁铁2、 磁敏电阻片3、引出导线4、支架5、外壳6、弹性薄膜片8组成。磁敏电阻片安装或焊接在电子处理线路板1上。电子处理线路板1固定在安装支架5 (金属或 塑料)上。引出导线4从电子处理线路板1上引出，为电源输入和信号输出用。 磁敏电阻片3用InSb-NiSb或InSb-In或其它磁敏电阻元件制成，永磁体2选用 钕铁硼、锶铁氧体、钐钴等材料，整个结构用外壳6 (选金属或塑料)保护。当 被测体产生上下振动时，会引起传感器内部的磁性薄膜片上下运动，从而使磁铁 与磁敏电阻片之间的距离随之变化，通过磁敏电阻的磁通量也同时变化，产生相 应的电信号，再经电子线路处理，输出与振动幅度、频率相对应的电压波形信号， 达到测量振动的目的。图1的结构方便测量低频的振动，图2的结构更适合测量 中、高频的振动。采用图3的非接触安装方式，也可以非接触测量出物体的振动 位移值，当被测体(要求是导磁体或永磁体)沿图示方向运动时，会使带有偏致 永磁体的磁敏电阻阻值发生相应变化，从而产生电信号，经线路板处理后可得到 与振动位移相似频率和幅度的电压信号。本发明的显著特点在于由于采用磁敏电阻为敏感元件，其性能是电阻率随 磁场大小变化而变化，或者说，其本身的电阻大小由通过的磁通量大小决定。由 此制成的振动传感器，频率特性好，灵敏度高，在极低频和极高频振动下也不会 失真，可真实的反映振动的频率和振幅大小情况。其结构简单，原始信号大，失 真度小，便于后续电路材料和计算机分析。
图1:悬臂梁式的振动传感器图2，两端固定式的振动传感器 图3，非接触型振动传感器具体实施方式
实施例1、将弹性薄膜片8 —端固定在金属支架5上，弹性薄膜片的另一端 固定」块钕铁硼永磁体2，固定方法用环氧粘接。磁敏电阻片3用InSb-NiSb， 以一定间隙放置在正对永磁体2的位置上。磁敏电阻片安装在电子处理线路板1 上。电子处理线路板l固定在安装金属支架5上。引出导线4从电子处理线路板 l上引出，为电源输入和信号输出用。整个结构用金属外壳6。工作时，传感器 紧密接触安装在被测物体7上。当被测物体7振动时，悬臂结构的弹性薄膜片8 会随外界的振动频率和大小发生相应的振动，其振动改变了它与磁敏电阻片的原始位置d,产生一个上、下移动的位移土」d。其位移大小和频率正比于外界的 振动大小与频率，其位移的大小又改变了通过磁敏电阻片的磁通量。使磁敏电阻 片」R电阻变化，由于电阻特性是瞬时的，不象电容、电感有滞后性，所以产生 的」R电阻大小和频率变化完全正比于外界的振动信号。通过电子线路的处理， 就可以得到不失真的反映振动频率和大小的交流模拟输出信号。这种悬臂结构对 低频振动尤为敏感。实施例2弹性薄膜片8两端都在支架5上固定。永磁体2放置在中间部位，仍保持一 定间隙正对着磁敏电阻片3。选用锶铁氧体永磁体2，固定方法用用机械方式固 定。磁敏电阻片3用InSb-In，以一定间隙放置在正对永磁体2的位置上。磁敏 电阻片焊接在电子处理线路板1上。电子处理线路板1固定在安装塑料支架5 上。引出导线4从电子处理线路板1上引出，为电源输入和信号输出用。整个结 构用塑料外壳6,这种结构的振动传感器特别适合于振动频率较高的场合。实施例3采用的是被测体(导磁材料)与传感器非接触的方式安装。在磁敏电阻3 的后面固定了一块偏置永磁体2。磁敏电阻片紧贴着外壳安装。当被测体(导磁 材料)产生上下振动位移时，通过磁敏电阻的磁通量仍会变化，同样会引起电阻 变化，通过电子线路处理，可以得到反映与振动实际状态相似的交流模拟电压信 号。
权利要求
1.一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，其特征是由电子处理电路板(1)、永久磁铁(2)、磁敏电阻片(3)、引出导线(4)、支架(5)、外壳(6)、组成；磁敏电阻片安装或焊接在电子处理线路板(1)上；电子处理线路板(1)固定在金属或塑料安装支架(5)上；引出导线(4)从电子处理线路板(1)上引出，为电源输入和信号输出用；磁敏电阻片(3)用InSb-NiSb材料制成，整个结构用金属或塑料外壳(6)保护；当被测体产生上下振动时，会引起传感器内部的磁性薄膜片上下运动，从而使磁铁与磁敏电阻片之间的距离随之变化，通过磁敏电阻的磁通量也同时变化，产生相应的电信号，再经电子线路处理，输出与振动幅度、频率相对应的电压波形信号，达到测量振动的目的。
2. 如权利要求1所述一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，其特征是设 置了弹性薄膜片(8)，弹性薄膜片(8) —端固定在金属支架(5)上，另一端固 定一块永磁体(2),固定方法用环氧粘接。
3. 如权利要求2所述一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，其特征弹性 薄膜片(8)两端都在支架(5)上固定^永磁体(2)放置在中间部位。
4. 如权利要求1所述一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，其特征是采 用的是被测体与传感器非接触的方式安装，在磁敏电阻(3)的后面固定了一块 偏置永磁体(2)，磁敏电阻片紧贴着外壳安装；当被测体产生上下振动位移时， 通过磁敏电阻的磁通量仍会变化，同样会引起电阻变化，通过电子线路处理，能 得到反映与振动实际状态相似的交流模拟电压信号。
5. 如权利要求1所述一种InSb-NiSb磁敏电阻型振动传感器，其特征是磁 敏电阻片(3)用InSb-In材料制成，永磁体(2)选用钕铁硼或锶铁氧体或钐钴 材料。
全文摘要
本发明属于电气元件传感器领域，涉及一种利用InSb-NiSb磁敏电阻效应原理制造的振动传感器，广泛用于电力、石油、化工、冶金、交通、建筑、军事工业等行业中对仪器、设备的长期振动监测和保护，特别用于系统在线自动检测报警系统。该振动传感器由InSb-NiSb磁敏电阻片、永磁体、电子处理线路板、固定支架、外壳、弹性薄膜片、外出引线等构成。当被测体产生上下振动时，会引起传感器内部的磁性薄膜片上下运动，从而使磁铁与磁敏电阻片之间的距离随之变化，通过磁敏电阻的磁通量也同时变化，产生相应的电信号，再经电子线路处理，输出与振动幅度、频率相对应的电压波形信号，达到测量振动的目的。本传感器，频率特性好，灵敏度高，结构简单，原始信号大，失真度小，便于后续电路材料和计算机分析。
文档编号G01H11/00GK101251409SQ20081010402
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者王元玮, 郭斐云 申请人:北京通磁伟业传感技术有限公司