一种3D磁传感器的正交校准治具的制作方法

本实用新型涉及到检测技术领域，具体涉及到一种3D磁传感器的正交校准治具。

背景技术：

电子产品需要在安装槽内安装磁铁，传统的方式是通过人工手动将磁铁装到安装槽中，然而，长时间的人工作业会使得人比较疲劳，降低了工作效率。此外，由于产品对磁铁的NS极有明确的要求，而人工在安装的过程中，分不清磁铁极性，容易安装错误，在安装的过程中，容易造成安装的不到位或者过度的情况，影响产品的质量。

通常的情况下，用于校准传感器正交性的装置包括复杂的样品夹具，在相同的磁场根据设定的角度或者在三轴电磁铁中旋转传感器。用于旋转传感器的夹具一般情况下体积大也昂贵的。如果所要求的校准磁场很大，则三轴电磁铁体积大也昂贵，并且也不容易调整和校准。MDT23xx系列是高磁场传感器，因此，需要校准在10、50、和大于100Oe的磁场强度。

现有的用于旋转传感器的治具中，可以移动传感器，该治具具有三个旋转轴以及磁力计和测斜仪，然而，该治具只能限定在地磁场中。

现有技术中，磁传感器治具还可以移动磁场，使用一个三轴亥姆霍兹线圈系统，然而这是一个昂贵的方案，因为仅仅磁铁就得花费几百美元，并且还要求提供三个电流和一个好的反馈系统和监控系统。此外，该系统还不能够产生大于50Oe的磁场。

技术实现要素：

鉴于上述问题，为了克服现有技术中遇到的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种3D磁传感器的正交校准治具，可以简单容易地固定传感器芯片。

本实用新型提供的一种3D磁传感器的正交校准治具，包括底座、样品夹具及四个永磁体，所述的底座的四个角设置有相同大小的安装孔，四个永磁体与所述安装孔一一对应，所述的永磁体的底端竖直安装在所述安装孔内，所述的底座的正中间开设有用于安装样品夹具的定位凹槽，所述的样品夹具包括两个铝制夹块和一个高台，所述两个铝制夹块对称设置在高台两侧，所述高台与两铝制夹块固定连接，高台上设置有一承槽，所述承槽位于样品夹具的正中间，传感器芯片设置在承槽上，所述的传感器芯片为三轴传感器芯片，所述样品夹具能够以不同的方向安装在所述定位凹槽处，且所述永磁体产生的磁场方向与传感器芯片的其中一个中心轴平行。

优选地，还包括顶部框形架，所述的永磁体设置在顶部框形架和底座之间。

优选地，所述的正交校准治具还包括有数据采集装置和数据处理装置，所述的数据采集装置用于采集所述的传感器芯片的电压输出，并将所述的电压输出传输给所述数据处理装置。

优选地，所述的正交校准治具还包括供电装置，所述供电装置为所述传感器芯片供电。

优选地，所述的校准治具的长宽高均为25cm。

优选地，所述的顶部框形架中间设置有矩形让位孔，所述的矩形让位孔大于样品夹具的截面大小。

优选地，所述的永磁体能够转动，形成均匀磁场并调节磁场的大小。

进一步地，任意一个永磁体的转动方向与相邻的永磁体的转动方向相反，与对角线上的永磁体的转动方向相同。

优选地，所述的永磁体旋转的角度范围为0～180度。

优选地，所述的永磁体旋转的角度为10度。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种3D磁传感器的正交校准治具，能够获取以下效果：本实用新型可以简单容易地固定磁电阻传感器芯片，精度高，不需要外加大磁场，结构简单，方便调节，操作方便，成本低，运算规则简单。

附图说明

作为说明书的一部分，下列说明书附图用于解释本实用新型的技术方案，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，能够通过以下附图，获得其他附图。

图1为本实用新型的3D磁传感器的正交校准治具的示意图；

图2为本实用新型的样品夹具的示意图；

图3为实用新型的永磁铁在中央产均匀磁场的示意图；

图4(a)-图4(f)为样品夹具位置的示意图；

图5为计算样品夹具的流程图。

其中，图中附图标记对应为：1-底座，2-永磁体，3-样品夹具，31-铝制夹块，32-高台，33-传感器芯片，4-定位凹槽，5-顶部框形架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：图1为本实用新型的3D磁传感器的正交校准治具的示意图，如图所示，本实用新型的一种3D磁传感器的正交校准治具，包括底座1、样品夹具3及四个永磁体2，所述底座为一个立方体，底座的上表面为正方形，所述的底座1的四个角设置有相同大小的安装孔，四个永磁体2与所述安装孔一一对应，所述永磁体2优选为圆柱体，所述的永磁体2的底端竖直安装在所述安装孔内，所述的底座1的正中间开设有用于安装样品夹具3的定位凹槽4，所述的样品夹具3包括两个铝制夹块31和一个高台32，所述两个铝制夹块31对称设置在高台32两侧，所述高台32与两铝制夹块31固定连接，高台32上设置有一承槽，所述承槽位于样品夹具的正中间，传感器芯片33设置在承槽上，所述的传感器芯片33为三轴传感器芯片，所述样品夹具3能够以不同的方向安装在所述定位凹槽4处，且所述永磁体2产生的磁场方向与传感器芯片33的其中一个中心轴平行。所述的治具还包括顶部框形架5，在所述的顶部框形架5的四个角也对应设置四个与所述安装孔大小相同的孔，用于固定安装所述永磁体2的顶端，使所述的永磁体2设置顶部框形架5和底座1之间，所述的顶部框形架5中间设置有矩形让位孔，所述的矩形让位孔大于样品夹具3的截面大小，即所述顶部框形架5不会在所述样品夹具3处产生投影。

所述的正交校准治具还包括有数据采集装置和数据处理装置，所述的数据采集装置用于采集所述的传感器芯片的电压输出，并将所述的电压输出传输给所述数据处理装置。

所述的正交校准治具还包括供电装置，所述供电装置为所述传感器芯片供电。

所述的校准治具的长宽高尺寸大小均为25cm。

所述的永磁体2能够转动，以形成均匀磁场并调节磁场的大小。

进一步地，四个永磁体2的转动方向为在所述安装孔内顺时针转动或者逆时针转动，具体为：任意一个永磁体的转动方向与相邻的永磁体的转动方向相反，而与对角线上的永磁体的转动方向相同。

所述的永磁体2旋转的角度范围为0～180度，在这个范围内，所述的永磁体2可以根据任意角度旋转，所述的永磁体2旋转的角度优选为10度。图3为实用新型的永磁铁在中央产均匀磁场的示意图，参见图3可知，左上角的永磁体旋转-10度，右上角的永磁体旋转+10度，左下角永磁体旋转+10度，右下角的永磁体旋转-10度。

其中，传感器位于圆柱形磁铁的正中央，圆柱形磁铁在正中央的位置产生了磁场。可以调节磁场的大小，使得磁场在线性磁场范围的最大值，本实用新型可以产生超过200Oe的磁场。

图3为磁铁在中央产均匀磁场的示意图，圆柱形磁铁阵列在一个大的区域内产生的均匀磁场，而这个均匀磁场具有很小的倾斜度，这几个横向磁化的磁铁在中央区域产生了一个均匀磁场。这几个磁铁同步旋转可以改变中央磁场的大小，然而，目前本实用新型中，磁铁不做同步旋转。

图4(a)-图4(f)为样品夹具位置的示意图，样品夹具可以通过六个位置旋转，这样可以获得所需要的校准数据，其中，对于每个轴的偏移和灵敏度都是已知的情况下，只需要三个位置的校准数据。样品夹具通过精确加工相对于圆柱形永磁铁在正中央产生的磁场，与传感器精确安装。图2为本实用新型的样品夹具的示意图，其中样品夹具的尺寸为长宽高均为7cm，传感器芯片33在几何中心可以旋转到任意的角度，样品夹具3能够分别朝六个方向安装在所述定位凹槽4中，具体的6个方向如图4(a)-图4(f)所示，图4(a)-图4(f)分别设定为位置1-6，图4(b)中的样品夹具3的位置由图4(a)中的样品夹具3向右翻转90°得到，图4(d)中的样品夹具3的位置由图4(a)中的样品夹具3向左翻转90°得到，图4(e)中的样品夹具3的位置由图4(a)中的样品夹具3水平转动90°得到，图4(c)中的样品夹具3的位置由图4(a)中的样品夹具3水平转动180°得到，图4(f)中的样品夹具3的位置由图4(a)中的样品夹具3水平转动270°得到，其中传感轴方向的其中一个方向平行于所述永磁体产生的磁场方向，传感器设置在承槽上，并且传感器芯片在两个铝制立方体的几何中心，所述传感轴方向即为传感器芯片33的中心轴方向，对于一个长方体来说，包括穿过其中心点的X、Y、Z轴方向的三条中心轴，这里说的其中一个方向则为与磁场方向平行的其中一条中心轴的方向。

图5为计算样品夹具的流程图，本实用新型的正交校准治具还包括有数据采集装置和数据处理装置以及供电装置，所述的数据采集装置采集所述的传感器芯片的电压输出，将所述的电压输出传输给所述数据处理装置并将处理后的数据存储在计算机中。所述供电装置为所述传感器芯片供电。具体计算样品夹具的步骤如下：首先设置样品夹具的位置，定义为i，电压表分别读取三个轴向的电压值，样品夹具旋转六个方向，电压表分别读数，其中，电压表读数每个方向的电压值表示为：

V_x(0，0，90) V_x(0，0，0) V_x(180，0，90) V_x(0，0，180) V_x(0，90，0) V_x(0，270，0)

V_y(0，0，90) V_y(0，0，0) V_y(180，0，90) V_y(0，0，180) V_y(0，90，0) V_y(0，270，0)

V_z(0，0，90)，V_z(0，0，0)，V_z(180，0，90)，V_z(0，0，180)，V_z(0，90，0)，V_z(0，270，0)

三轴的错误磁场分别定义为三轴的矫正的磁场分别定义为

定义正交矩阵为：

使用者根据正交的错误矩阵计算矫正的磁场大小：

用于计算正交错误矩阵的算法已经被测试，并工作良好。这个算法与传统技术存在很大的区别，传统技术需要在一个椭球上设置多个点的数值。而本实用新型可以使用亥姆霍兹线圈或者永磁阵列，并且可以达到传统技术所能做到的相同的结果。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。尽管本实用新型就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本实用新型的权利要求所限定的范围，可以对本实用新型进行各种变化和修改。