CN101308197B - 磁通门传感器探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的磁通门传感器探头，采用圆环型磁芯，单独的激励线圈绕在磁芯上，然后将磁环置于一方形中心“井“字型镂空的骨架上的圆型凹槽中，分别在骨架的四边缠绕四个匝数相等的线圈作为感应和反馈线圈。感应线圈能够大幅度减小对磁芯上的外磁场外磁场自身闭合磁力线的抵消作用，能够感应到外部磁场一个方向在通过饱和磁芯上的绝大部分磁通量，并且反馈线圈能够产生与磁芯上外部磁场方向相近的反馈磁场，更好的抵消了外部磁场，所以本发明在测量弱磁场时具有噪声低，误差小，精度、线性度和稳定度高的优点。

Description

磁通门传感器探头

技术领域

本发明涉及一种探测磁场强度的磁通门传感器探头，尤其是可探测弱磁场的磁通门传感器探头。

背景技术

在被测磁场中，磁芯在交变磁场的饱和激励下，感应线圈中的电压将发生“非对称性”变化，磁通门传感器是利用这一机理对弱磁场矢量的分量进行测量。磁通门传感器用于测量地磁场、地下管道及铁磁物体探测、地质勘探、电力线探测、车辆控制等，而磁通门传感器探头是磁通门传感器核心部件。

目前对弱磁场检测使用的磁通门传感器探头，普遍采用跑道型或者圆环型的坡莫合金片作为磁芯结构，在磁芯上紧密均匀缠绕一组线圈作为激励线圈，而对应于此类磁芯的感应和反馈线圈在磁芯的一个方向上采用了一个矩形线圈整体包围方式。但是由于磁芯上的外磁场产生了闭合磁力线，其中虚线为外场感应磁力线，此类磁通门传感器探头的感应线圈同时感应到了磁芯中心部分的反方向磁场，所以部分外磁场自身闭合磁力线产生了抵消作用，而且反馈线圈产生的磁场与磁芯上的感应磁场方向角度很大，所以测量结果的精度、灵敏度和线性度存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁通门传感器探头，采用圆环型磁芯，单独的激励线圈绕在磁芯上，然后将磁芯置于一方形且中心为“井”字型镂空的骨架上的圆环型凹槽中，分别在骨架的四边缠绕四个匝数相等的线圈作为感应和反馈线圈，反馈线圈能够产生与磁芯上外部磁场方向相近的反馈磁场，更好的抵消了外部磁场。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种磁通门传感器探头至少包括镂空绝缘架、紧密均匀缠绕着激励线圈的圆环型磁芯和四组感应和反馈线圈，镂空绝缘架中心呈“井”字型的中空状，镂空绝缘架中心外围设有圆环型凹槽，圆环型凹槽的深度和宽度稍大于缠绕了线圈的圆环型磁芯，磁芯置于圆环型凹槽中，四组感应和反馈线圈分别绕过镂空绝缘架中心紧密均匀地缠绕在镂空绝缘架的四边，相对两组线圈的始端引出端相连接，最后形成纵横两组组合感应和反馈线圈。

所述镂空绝缘架为一方形且中心呈“井”字型中空状的骨架，镂空绝缘架四边中间为凹槽，呈“井”字型中空状的骨架中心四边中间呈凸起状，凸起部分位置与凹槽对应。镂空绝缘架上设有若干线圈的引出端连接处，线圈的引出端内为硅胶固定的金属焊接点。

所述缠绕在磁芯上的线圈外包裹有直径为0.12的漆包线，缠绕在方形镂空绝缘架四边的四组线圈外均包裹有直径为0.12的漆包线，且四组线圈匝数相等，位置对称。

缠绕磁芯的线圈的引出线头的接口为本发明磁通门传感器的激励端；上下两组合线圈的引出接口本发明传感器横向方向的感应段和反馈端，左右两组合线圈为本发明传感器纵向方向的感应段和反馈端。使用本发明磁通门传感器探头进行弱磁场检测时，将传感器探头置于被检测的磁场环境中，通过激励电路产生的方波(也可以正弦波或者三角波等)输入到本发明磁通门传感器探头的激励端，于是测量端横向和纵向的感应段和反馈端分别产生表征磁场的电信号，取该电信号与磁场成正比的二次谐波分量，经调理电路的处理和标定，就可以得到被检测磁场在磁芯平面上与感应线圈方向的磁感应强度。

本发明中感应和反馈线圈能够大幅度减小对磁芯上的外磁场自身闭合磁力线的抵消作用，能够感应到外部磁场一个方向在通过饱和磁芯上的绝大部分磁通量，并且感应和反馈线圈能够产生与磁芯上外部磁场方向相近的反馈磁场，更好的抵消了外部磁场，所以本发明在测量弱磁场时具有噪声低，精度、线性度和稳定度高的优点。

附图说明

图1为本发明的剖示图。

图2为本发明的电路简化图。

图3为本发明探头磁力线说明图。

图中，1.镂空的陶瓷架，2、4、7、9、10、11、12、14、15和17为焊接接口，3、8、13和16为感应和反馈线圈，5.线圈，6.圆环型磁芯，18.圆环型凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的剖示图如图1所示，镂空的陶瓷架1中心呈“井”字型的中空状，“井”字型的中空状的骨架中心四边的中间呈凸起状。镂空的陶瓷架1中心设有圆环型凹槽18，圆环型凹槽18的深度和宽度稍大于缠绕了线圈的圆环型磁芯6，磁芯6置于圆环型凹槽18中，磁芯6为1J79圆环型坡莫合金磁芯，磁芯6上紧密均匀缠绕1000到1100匝线圈5，线圈5为直径0.12的漆包线绕。将缠绕好线圈的磁芯置于圆环型凹槽18。陶瓷架1四边的中间均设有凹槽，凹槽位置与“井”字型的中空状的骨架中心四边的凸起部分位置对应，且每个凹槽的两边均设有焊接接口，焊接接口2、4、7、9、10、11、12、14、15和17内为硅胶固定的金属焊接点。引出线圈5的始末端分别与10、11接口连接。四组感应和反馈线圈3、8、13和16分别绕过凹槽和凸起部分紧密均匀缠绕1000～1100匝在陶瓷骨架1的四边，四组感应和反馈线圈3、8、13和16外为直径0.12的漆包线绕，且四组线圈匝数相同，位置对称。相对两组线圈的始端引出端相连接，形成纵横两组组合感应和反馈线圈。其中，线圈3的始端引出接口为2，末端引出接口为4；线圈8的始端引出接口为7，末端引出接口为9；线圈13的始端引出接口为14，末端引出接口为12；线圈16的始端引出接口为17，末端引出接口为15。将接口2和14在镂空的陶瓷架1背后连接，将接口7和17在镂空的陶瓷架1背后连接，所以线圈3和13形成的横向组合线圈的始端接口为4，末端接口为12。线圈8和16形成的纵向组合线圈的始端接口为9，末端接口为15。所以，缠绕磁芯的线圈5的引出线头的接口10、11为本发明磁通门传感器的激励端；线圈3和13的组合线圈的引出接口4、12为本发明传感器横向方向的感应段和反馈端，接口9、15为本发明传感器纵向方向的感应段和反馈端，此新型磁感应探头的简化电路图参见附图2。经过调校后将各部分用硅胶封装成新型磁探头的整体。

本发明磁通门传感器探头进行弱磁场检测时，将传感器探头置于被检测的磁场环境中，通过激励电路产生的方波(也可以正弦波或者三角波等)输入到本发明磁通门传感器探头的10、11激励端，于是测量端2、14和9、15分别产生表征磁场的电信号，取该电信号与磁场成正比的二次谐波分量，经调理电路的处理和标定，就可以得到被检测磁场在磁芯平面上与感应线圈3、14和线圈8、16方向的磁感应强度。

本发明磁通门传感器探头的特点是独立激励线圈紧密均匀缠绕在圆环型磁芯上，磁芯正交的四个切线上分别紧密均匀缠绕一组线圈，四组线圈的缠绕匝数相同，位置对称，相对的两组线圈始端相连接组成一组线圈作为感应和反馈线圈。本发明优点是测量的精度高，灵敏度高，线性度高，误差小，噪声低，能广泛应用于测量地磁场、地下管道及铁磁物体探测、地质勘探、电力线探测、车辆控制等，尤其适用于对弱磁场的探测。

本发明采用圆环型磁芯，将单独的激励线圈绕在磁芯上，然后将磁环置于一方形中心“井”字型镂空的骨架上的圆环型凹槽中，分别在骨架的四边缠绕四个匝数相等的线圈作为感应和反馈线圈。图3(a)所示本发明探头磁力线说明图，其中虚线为外场感应磁力线，这种设计的感应线圈能够大幅度减小对磁芯上的外磁场外磁场自身闭合磁力线的抵消作用，能够感应到外部磁场一个方向在通过饱和磁芯上的绝大部分磁通量，如附图3(b)所示，其中虚线为外场感应磁力线，点线虚线为反馈磁力线，并且反馈线圈能够产生与磁芯上外部磁场方向相近的反馈磁场，更好的抵消了外部磁场。所以本发明在测量弱磁场时具有噪声低，精度、线性度和稳定度高的优点。

Claims (5)

1.一种磁通门传感器探头，至少包括镂空绝缘架(1)、紧密均匀缠绕着激励线圈(5)的圆环型磁芯(6)和感应和反馈线圈，其特征在于：镂空绝缘架(1)中心呈“井”字型的中空状，镂空绝缘架(1)中心外围设有圆环型凹槽(18)，圆环型磁芯(6)置于圆环型凹槽(18)中，四组感应和反馈线圈分别绕过镂空绝缘架中心紧密均匀地缠绕在镂空绝缘架(1)的四边，相对两组线圈的始端引出端相连接，最后形成纵横两组组合感应和反馈线圈。

2.根据权利要求1所述的磁通门传感器探头，其特征在于：镂空绝缘架(1)为一方形且中心呈“井”字型中空状的骨架，镂空绝缘架(1)四边中间为凹槽，呈“井”字型中空状的骨架中心四边的中间呈凸起状，凸起部分位置与凹槽对应。

3.根据权利要求1所述的磁通门探传感器探头，其特征在于：缠绕在磁芯(6)上的线圈(5)外包裹有直径为0.12的漆包线，缠绕在方形镂空绝缘架(1)四边的四组线圈外均包裹有直径为为0.12的漆包线，四组1000～1100匝线圈分别紧密均匀缠绕在镂空绝缘架(1)四边的凹槽和中心凸起部分之间，且四组线圈匝数相等，位置对称。

4.根据权利要求1所述的磁通门传感器探头，其特征在于：圆环型凹槽(18)的深度和宽度稍大于缠绕了线圈(5)的圆环型磁芯(6)。

5.根据权利要求1所述的磁通门探传感器探头，其特征在于：镂空绝缘架(1)上设有若干线圈的引出端连接处，线圈的引出端内为硅胶固定的金属焊接点。

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