CN101915900A - 非晶丝磁阻抗传感器以及基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非晶丝磁阻抗传感器，包括：非晶丝；信号采样线圈，缠绕在非晶丝上，用于检测外部磁场信息；激励电路，用于直接向非晶丝提供激励信号；和信号采集与处理电路，采集信号采样线圈输出的电压信号并对其进行处理，从而输出直流电压信号，其中，还包括直流偏置电压电路，直接与非晶丝连接，用于给非晶丝提供直流偏置电压，从而增强环形磁畴在圆周方向上的磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。通过采取直流偏置电压电路的方法能够显著增强非晶丝的磁阻抗效应，大大提高磁场测量的灵敏度，从而能够感测到更微弱的磁场变化。本发明还提供了一种基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法。

Description

非晶丝磁阻抗传感器以及基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法

技术领域

本发明属于弱磁场测量技术领域，本发明涉及一种磁场传感器和一种磁场探测方法，具体涉及一种非晶丝磁阻抗(Magneto Impedance，简写为MI)传感器以及一种基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法。

背景技术

磁场测量在生产科研各领域是一个重要问题。随着微电子技术的迅速发展，在国防、汽车电子、机器人技术、生物工程、自动化控制等领域需要一些微型或小型的、高性能、高灵敏度且响应速度快的磁场传感器来检测相关参数，例如磁场信息、转速、位移等等。目前，常规的磁场传感器有：霍尔效应(Hall)磁场传感器、各向异性磁电阻(AMR)磁场传感器、巨磁电阻(GMR)磁场传感器、磁通门(Fluxgate)传感器等等。但是，上述磁场传感器都有一定的缺陷。例如，霍尔效应磁场传感器虽然是目前应用最为广泛的磁场传感器，但其输出信号变化小，灵敏度低，测量磁场时还有一定的磁场方向各向异性，适用于中强磁场测量；各向异性磁电阻(AMR)磁场传感器的磁阻变化率大小只有2％-4％，其磁场灵敏度小于1％/Oe，制造设备复杂；巨磁电阻(GMR)传感器的磁阻变化率虽然可以达到80％以上，可获得较高信号输出，但其磁场灵敏度仍然较低；磁通门传感器对线圈绕制的要求特别精确，信号处理要求较高。而且上述传感器的电路太过复杂，成本较高。在较高要求的应用领域中，尤其在智能交通、水陆交通流量监测、车型与船型检测、车辆间隔与车速检测、车位及泊位检测与引导等通过探测磁场扰动的变化实现报警与信息监控的场合、公共安全防范、隐蔽性周界的建立、航空、航天、航海领域等场合下，上述磁场传感器由于磁场探测分辨率低、探测距离近、响应速度慢、体积大、功耗高、温度稳定性差、方向性差、布线繁琐、或维护困难而不能满足实际应用对微弱磁场快速测定的要求。

磁阻抗效应是1992年在非晶丝中发现的。磁阻抗效应(Magneto-Impedance，简称MI)是指材料在高频交变电流的激励下，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敏感性，即在微小的磁场变化下就会产生很大的交流阻抗变化，通过探测材料的阻抗变化可以得知外界磁场的微弱变化，进而得出所需的检测信息。

高精度、高性能的传感器制备要以质量优异、性能卓越的传感器材料为基础，非晶态材料是目前发现的微磁敏感性能最好的材料之一，在磁阻抗传感器的应用中具有得天独厚的优势。随着新型软磁材料——非晶合金的开发成功，促进了磁阻抗传感器的大发展，为各种磁阻抗传感器的微小型、轻量化、高性能化提供了基础条件。

非晶丝磁阻抗传感器的工作原理是：利用非晶丝的磁阻抗效应，通过对非晶丝施以一定频率的激励，使非晶丝成为磁阻抗变化的载体。当外部磁场发生变化时，非晶丝的磁阻抗也随之变化，绕在非晶丝上的信号采样线圈随即感应出相应的电压信号。由此，该电压信号就与此时外部磁场的强弱形成了明确的对应关系。通过测量此电压信号，就可以测量外部磁场的强弱和大小。

但是，目前已有的利用非晶丝磁阻抗技术的磁阻抗传感器存在许多问题，例如，使用脉冲信号作为激励信号，这种信号对电路存在冲击，噪音大，可选激励信号波形种类有限。而且，现有技术的非晶丝磁阻抗传感器通过对缠绕在非晶丝上的线圈通电而对非晶丝施加偏置磁场，这种偏置磁场会对测量磁场产生影响，由于这种偏置磁场施加于非晶丝的轴向，会阻止环形磁畴的圆周方向磁化，在一定程度上阻碍了磁场测量灵敏度的提高，削弱了非晶丝的磁阻抗效应。此外，为了对采样信号进行放大，通常会在信号处理电路中设置放大电路，这不仅增加了电路的复杂性和传感器的成本，而且放大效果也不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明人根据非晶丝磁阻抗效应，通过采用改善非晶丝磁阻抗传感器的结构、改进非晶丝磁阻抗传感器的激励方法、设计施加于非晶丝上的直流偏置电压电路、设计增强有效信号的并联谐振电路、改进提高测量线性度的负反馈电路等技术手段，发明了一种结构简单、探测距离远、分辨精度高、响应快速、体积微小、温度稳定范围大、低能耗、智能化、布线简单、维护简单的非晶丝磁阻抗传感器以及基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法。

本发明的第一个目的是提供了一种非晶丝磁阻抗传感器，包括：非晶丝；信号采样线圈，缠绕在非晶丝上，用于检测外部磁场信息；激励电路，用于直接向非晶丝提供激励信号；和信号采集与处理电路，采集信号采样线圈输出的电压信号并对其进行处理，从而输出直流电压信号，其中，还包括直流偏置电压电路，直接与非晶丝连接，用于给非晶丝提供直流偏置电压，从而增强环形磁畴在圆周方向上的磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。通过采取外加偏置电压电路的方法能够显著增强非晶丝的磁阻抗效应，大大提高磁场测量的灵敏度，从而能够感测到更微弱的磁场变化。

而且，直流偏置电压电路由第一电感(L1)和第一电阻(R1)串联组成。绕制在非晶丝上的线圈还包括负反馈线圈，负反馈线圈的一端接地，另一端串联第二电感(L2)和可调电阻(W1)，与信号采集与处理电路的输出端联接，从而共同构成负反馈回路。

本发明的第二个目的是激励信号包括方波信号、正弦波信号、锯齿波信号或电噪声信号。激励电路包括可编程振荡器，可编程振荡器与非晶丝之间通过第二电阻(R2)相联接。

本发明的第三个目的是该非晶丝磁阻抗传感器还包括并联谐振电路由电容(C1)与信号采样线圈并联组成，不仅可以选择出有效电压信号，还可以对所选的有效电压信号进行放大。

本发明的另一个目的是提供一种基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法，包括：在非晶丝上缠绕信号采样线圈，用于检测外部磁场信息；直接向非晶丝提供激励信号；和采集信号采样线圈输出的电压信号并对其进行处理，从而输出直流电压信号，该方法还包括直接给非晶丝提供直流偏置电压，从而增强环形磁畴在圆周方向上的磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。

本发明提供的非晶丝磁阻抗传感器和基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法具有结构简单、探测距离远、分辨精度高、响应快速、体积微小、温度稳定范围大、低能耗、智能化、布线简单、维护简单的优点，可以用于智能交通、水陆交通流量监测、车型与船型检测、车辆间隔与车速检测、车位及泊位检测与引导等通过探测磁场扰动的变化实现报警与信息监控的场合、公共安全防范、隐蔽性周界的建立、航空、航天、航海领域等场合。

附图说明

图1是非晶丝表面的磁畴结构原理图；

图2是非晶丝材料的磁化曲线；

图3是非晶丝磁阻抗效应原理图；

图4是本发明的非晶丝磁阻抗传感器在不同激励信号下的输出电压与测量磁场的关系；

图5是本发明的非晶丝磁阻抗传感器的一个实施例的结构框图；

图6是本发明的非晶丝磁阻抗传感器的另一个实施例的结构框图；

图7是本发明的非晶丝磁阻抗传感器的又一个实施例的结构框图；；

图8是本发明的非晶丝磁阻抗传感器的优选实施例的结构框图；

具体实施方式

非晶态材料是一种结构不同于传统晶态材料的新型材料，其结构上的显著特征是原子排列短程有序而长程无序，即非晶态材料的是原子排列只在原子的最近邻距离和次近邻距离的范围内有一定的有序性，而在次近邻距离以外的范围内无序。非晶材料的原子排列可以认为是杂乱无章的，而传统的晶态材料总是存在晶粒，存在原子排列的有序性。原子排列的有序性会造成结构和性能的各向异性，而原子的无序排列则会造成结构和性能的各向同性。同时，由于非晶态材料没有晶界等缺陷，亦不会产生对性能的不良影响，因此非晶态合金具有许多晶态合金所不可比拟的优异性能，如优异的磁性能、高的耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度等。

非晶态材料根据其形态不同，可分为块体非晶，非晶丝，非晶带，非晶膜，非晶粉等。形态的不同造成其具有不同的性能和应用。块体非晶一般追求其较高的力学性能而用作结构材料；非晶带材则是非晶材料中最早被制备出来的一种形态，已经在变压器铁芯等方面等获得广泛的应用。非晶膜是指在材料的三维尺度上有一维十分微小的非晶态材料，其厚度要比非晶带小，在性能上，由于其尺寸上的微型化，且常常是纳米量级，再加上其非晶态的结构，因而不仅具有一些纳米材料所具有的效应，并且具有优良的非晶态合金材料性能，如MI效应等，可以用来制作多种传感器。由于磁结构的不同，使得丝状、带状和薄膜状的非晶合金材料在利用MI效应时既有相似性，但也有很大的不同之处。

本发明的磁阻抗传感器的非晶态材料采用非晶丝的原因在于，非晶丝在磁阻抗传感器上的应用具有得天独厚的优势，非晶膜所具有的磁阻抗效应(MI)在非晶丝中也存在，利用非晶丝制备磁阻抗传感器同样可以实现灵敏度高、尺寸微小、响应速度快等优点。非晶丝的各向同性和不存在晶界等缺陷的特征使其在磁性能方面具有很高的磁导率、很低的矫顽力和损耗、良好的高频性能等，可以做电子变压器、磁头，传感器等，尤其是Co基非晶丝材料，是迄今为止人们发现的最优异的软磁材料和磁阻抗效应材料之一。非晶丝的丝状立体结构，对轴向外磁场非常敏感，对其他方向的外磁场不敏感，拥有良好的探测方向性。

非晶丝用于MI磁阻抗传感器的物理原理为，非晶丝材料由于其非晶结构的各向同性，不存在对畴壁运动造成阻力的组织上的不均匀性，不存在晶界等会对磁性造成不良影响的各种缺陷，且磁致伸缩系数λ_S趋近于零(λ_S＝-1×10^-7)，因此具有优良的软磁性能，具有较小的矫顽力，较大的磁导率。由于非晶丝在急冷制备过程中丝的表面和中心区有不同的冷却速率，表面层受到圆周方向(或轴向)的压缩力，而中心区域受到的是张力，由于磁致伸缩效应引起圆周磁各向异性，使表面层磁矩沿圆周方向或轴向排列，而退磁场能使磁矩选择沿圆周方向排列方式，丝的中心和外层形成不同的磁畴结构，因而丝的表面具有圆周方向的各向异性，形成环状磁畴。中心区域的磁化强度方向沿着细丝的轴向，其畴结构如竹筒形。当非晶丝中通以交流电时，由于趋肤效应，电荷将贴近丝的外层传导，外层的周向易磁化性能对其磁敏感起决定性的影响，在丝的周围产生周向交变磁场H_θ，外层磁畴在H_θ作用下很容易通过畴壁运动发生周向磁化过程。在丝的表面形成了竹节状的磁畴结构，如图1所示，这种结构的外层易磁化方向为周向，且呈左旋和右旋交替，中心部分易磁化方向为轴向。若再沿丝轴向方向施加外磁场Hex，则磁畴将在H_θ和Hex的共同作用下运动。由于Hex的强度较小，且丝的轴向是难磁化方向，故不会使丝的电阻率发生明显变化，但施加的微弱轴向外磁场对丝的周向磁化过程却有很大的影响，显著改变了圆周磁导率的值，并在导体的交流阻抗值上反映出来，从而导致MI效应的产生。图2是非晶丝材料的磁化曲线，其中M表示非晶丝的磁化强度，H表示外界磁场。

非晶丝中MI效应的理论公式描述如下：MI效应的来源是与材料在交变电流激发下的趋肤效应密切相关的。对于丝状导体，其阻抗可表示为：

Z＝R_dc×kaJ₀(ka)/J₁(ka)，式中R_dc为导体直流电阻，a为导体半径，J₀、J₁为分别为零阶和一阶贝塞尔函数，k是一个与趋肤深度相关的参数

趋肤深度δ的物理意义为：导体内电流密度减小为表面处电流密度1/e(约～37％)的那一点与外表面之间的距离

其中ρ为试样电阻率，f为电流频率，μ为试样的圆周磁导率。

此时，阻抗Z的大小与电流频率f和圆周磁导率μ的平方根成正比，所以圆周磁导率μ随着外磁场变化是MI效应产生的主要原因。图3示出了非晶丝磁阻抗效应的原理图。

可见，非晶丝的直径会影响其在高频交变电流下的趋肤深度，进而影响其磁阻抗效应。而不同的趋肤深度，在外界交变磁场的作用下，会产生变化的电抗。因此，不同直径大小的非晶丝，具有不同的电阻和电抗。随着电流频率的增加，趋肤深度δ会减小。而非晶丝的圆周磁导率μ很大，则又会导致趋肤深度的减小。由于趋肤深度的变化，会导致非晶丝的阻抗随之变化。

因此，利用非晶丝来制造微磁和弱磁级磁场传感器测量磁场，能够实现纳特、皮特和飞特等量级的微弱磁信号测量。非晶丝材料在激励条件下，产生磁阻抗效应，在电特性上表现为大变化范围、高灵敏度的感生电动势变化，该电动势是外界磁场强弱的反映。

如图5所示，本发明的非晶丝磁阻抗传感器主要由非晶丝、信号采样线圈、激励电路和信号采集与处理电路组成。

其中，非晶丝，位于接线端3和接线端6之间，由于很细，直径为微米级，通过电流小，长度在厘米级或毫米级，与其直径相比差距达到百倍差距。

在非晶丝上分别绕制两个线圈，其中位于接线端4和接线端5之间的线圈作为信号采样线圈，位于接线端1和接线端2之间线圈作为负反馈线圈。当外部磁场发生变化时，信号采样线圈感应出原始电压信号，反映外部磁场的强弱和大小，供测量外部磁场使用。负反馈线圈与电感L2和可调电阻W1串联，共同构成负反馈回路，可以有效地减小测量的误差，改善外部磁场测量的线性度。在非晶丝上绕制负反馈线圈为优选方案，本发明的非晶丝磁阻抗传感器也可以不采用负反馈回路。

激励电路直接与非晶丝相连接，优选地，由激励元件T1和电阻R2串联组成。激励元件T1在构成上可以选择可编程振荡器，也可以选择根据所需频段提供激励信号的任何元件或器件。本发明在此处选择了可编程振荡器，如图5中可编程振荡器T1所示。由于激励电路的结构与现有技术不同，本发明的激励电路所提供的激励信号的选择范围除了现有技术中通常使用的脉冲信号以外，还包括方波信号、正弦波信号和锯齿波信号，甚至还可包括电噪声信号。根据实际应用情况的不同，激励信号的频率可以根据需要进行灵活地调整或选择。上述元器件及其激励信号的选型都通过了本发明人的实验验证，真实且有效。

通常，采用高频交变电流作为非晶丝的激励源，激励频率越高，磁阻抗效应就越强烈。此外，非晶丝磁阻抗效应赖以产生的激励条件也具有“沿激励”的特点，即“上升沿激励”或者“下降沿激励”。激励信号波形的“上升沿”或者“下降沿”越陡峭，非晶丝的磁阻抗效应就越强烈。因此，由于沿激励特性以及习惯使用脉冲信号的影响，现有技术中，大多采用脉冲信号作为激励信号。

对于方波信号和锯齿波信号而言，其信号波形中最陡峭的部分一般在纳秒量级。这样，即使在较低的激励频率下(一般在1kHZ左右或以上)，非晶丝的磁阻抗效应仍然表现得十分强烈。而对于正弦波而言，其信号波形的变化相对舒缓，“上升沿”或者“下降沿”的效果相对不明显。在这种情况下，只有当正弦波信号的激励频率在100kHZ左右或以上时，其信号波形中最陡峭的部分大约在微秒量级以内，也能有效地激励非晶丝产生较为强烈的磁阻抗效应。也就是说，用连续交变的一定频率的电流信号如方波信号、锯齿波信号、正弦波信号都可以作为非晶丝磁阻抗效应的激励信号。或者，用连续交变的高频三角波信号，甚至是电噪声也可以作为非晶丝磁阻抗效应的激励信号。更进一步地，采用一定大小的直流信号叠加交变的电流信号仍然能够得到相类似的效果。尤其是，使用正弦波信号可以克服目前已有的利用非晶丝磁阻抗技术的磁阻抗传感器使用脉冲信号激励而导致的对电路冲击大、噪音大等的缺点。由于拓宽了激励信号波形的选择范围，因此本发明的非晶丝磁阻抗传感器可以根据不同的应用场合选择不同的激励信号。图4示出了本发明的非晶丝磁阻抗传感器在不同激励信号下的输出电压与测量磁场的关系，其中，U表示输出电压，H表示外界磁场，图4(a)的激励信号为脉冲信号，图4(b)的激励信号为方波信号，图4(c)的激励信号为锯齿波信号，图4(d)的激励信号为正弦波信号。从图4中可以看出，根据不同激励信号下的输出电压与测量磁场的关系，可以将不同的激励信号应用于不同的场合。

直接用可编程振荡器与非晶丝相连接的方式来激励非晶丝，除了可以起到与晶振激励一样的效果之外，更拓宽了非晶丝对激励信号的选择范围。同时，也增强了非晶丝磁阻抗效应的易用性，拓展了非晶丝磁阻抗效应的应用领域。

在没有外磁场的情况下，非晶丝中的电子自旋磁矩可以在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”。这种自发磁化区被称作磁畴。通常在未磁化的非晶丝中，各磁畴自发磁化方向不同，不显示出宏观上的磁性。当外磁场不断加大时，磁畴发生畴壁移动和磁畴转动，磁化方向渐渐以不同程度趋向磁场的方向，介质就显示出宏观的磁性。

在适当组分下，非晶丝具有良好的软磁特性以及特殊的磁畴结构，磁致伸缩系数趋近于零(～-10^-7)。因为负的磁致伸缩导致圆周各向异性，从而使磁畴结构沿着丝呈环形畴排列。当非晶丝中通过轴向交变电流时，将在圆周方向产生一个交变磁场，该方向恰与磁畴排列方向相同，相当于产生了一个易轴场，于是磁畴在此方向上产生环形磁化。而外加的轴向磁场与磁畴排列方向垂直，相对于环形磁化来讲是一个难轴场，将阻止磁畴在圆周方向磁化。结果当Hex＝0时，圆周磁导率较大；当Hex增加，圆周磁导率随外磁场的增加而急剧减小。圆周磁导率随外磁场变化而灵敏地变化是磁阻抗效应产生的主要原因。

现有技术中通常外加偏置磁场，由于外加偏置磁场一般施加于非晶丝的轴向，是施加于非晶丝轴向的磁场，相对于环形磁化来讲是一个难轴场，会阻止环形磁畴的圆周方向磁化，也即削弱了非晶丝的圆周磁导率。由于圆周磁导率和磁畴指向趋于一致是影响磁场测量灵敏度的主要因素，虽然外加偏置磁场能够使非晶丝内部的磁畴指向趋于一致，会在一定程度上提高磁场测量的灵敏度，但是，因为外加偏置磁场削弱了非晶丝的圆周磁导率，又在一定程度上阻碍了磁场测量灵敏度的提高，削弱了非晶丝的磁阻抗效应。

本发明人发明的外加直流偏置电压电路能够对非晶丝施加环绕于其轴向的圆周磁场，增强了环形磁畴的圆周方向磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。当Hex增加，圆周磁导率随外加磁场的变化急剧减小，从而增大了非晶丝的磁阻抗效应。因为圆周磁导率随外磁场变化是磁阻抗效应产生的主要原因，因此，通过采取外加偏置电压电路的方法能够显著增强非晶丝的磁阻抗效应，大大提高磁场测量的灵敏度。从效果上来说，外加偏置电压电路远比外加偏置磁场更有效。

参见图6，本发明的非晶丝磁阻抗传感器还包括直流偏置电压电路，优选由电感L1和电阻R1串联组成。直流偏置电压电路直接与非晶丝相联接，用于直接给非晶丝提供直流偏置电压，从而使得在非晶丝中有直流电流通过。当直流电流的大小选取适当时，不但使得圆周磁导率增加，而且使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致，从而使得非晶丝的磁阻抗效应得到极大地增强。这样，非晶丝磁阻抗传感器就获得了更高的灵敏度，从而能够感测到更微弱的磁场变化。

因此，直流偏置电压对调理和调整非晶丝的内部微观结构有重大作用，可以使非晶丝内部的各微观磁畴的指向趋于一致。当外部磁场发生变化时，非晶丝内部的各微观磁畴就能够比较灵活而一致地随之翻转变化。这样，非晶丝磁阻抗传感器就具有了极高的灵敏度和响应速度。

并联谐振通常应用于选频，即对特定频率的信号，电路表现为纯阻性，无功功率的消耗为零。在本发明非晶丝磁阻抗传感器中的信号采样线圈上并联电容C1，由电容C1与信号采样线圈构成并联谐振电路，参见图7。由于非晶丝是一种软磁材料，信号采样线圈缠绕于其上相当于一个电感，因此该并联谐振电路可以实现已知的选频作用，即选择出有效信号。同时，当施加于非晶丝上的激励电流与并联谐振电路的谐振电流同频同相时，激励电路与并联谐振电路发生了“共振现象”，确切地说，并联谐振电路和激励电路又共同构成了“共振”电路。在这种情况下，表征外部磁场强弱的电压信号的幅值能够被放大若干倍，甚至能够放大到可以直接测量的程度，这样就可以节省信号采集与处理电路中的放大电路部分。因此，在本发明的非晶丝磁阻抗传感器中设置并联谐振电路不仅可以实现已知的选频作用，而且还可以实现对所选的有效电压信号进行放大的作用。信号采样线圈的电感值的大小不但与信号采样线圈的长度、匝数、内外径有关，也与非晶丝的成分及磁畴结构有关。电容C1的大小、非晶丝的材质和直径、信号采样线圈的内外径以及绕线圈数等参数共同决定了该谐振电路的谐振频率。通过调节谐振频率的大小，就可以有选择的放大有效信号，从而极大地提高了测量的精度和准确性。

图8示出了本发明的非晶丝磁阻抗传感器的一个优选实施例，在该实施例中，同时采用了包括可编程振荡器的激励电路、直流偏置电压电路和并联谐振电路。但是本发明不限于此，本发明的非晶丝磁阻抗传感器还包括从包括可编程振荡器的激励电路、直流偏置电压电路和并联谐振电路三者之中任选其一或其二连同主要配置所组成的技术方案。

如图5-8所示的本发明的信号采集与处理电路T3可由低通滤波或通带滤波电路、交流放大电路、整流滤波电路以及直流放大电路等组成。由于本发明的信号采集与处理电路T3可采用与现有技术中的非晶丝磁阻抗传感器的信号采集与处理电路一样的电路，因此这里不再累述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，不应被视为对本发明范围的限制。凡熟悉此领域技术的人士，依照本发明披露的技术思想、技术方法和技术内容所思及的等效变化或简化等内容，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非晶丝磁阻抗传感器，包括：

非晶丝；

信号采样线圈，缠绕在非晶丝上，用于检测外部磁场信息；

激励电路，用于直接向非晶丝提供激励信号；和

信号采集与处理电路，采集信号采样线圈输出的电压信号并对其进行处理，从而输出直流电压信号，

其特征在于，还包括直流偏置电压电路，直接与非晶丝连接，用于给非晶丝提供直流偏置电压，从而增强环形磁畴在圆周方向上的磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。

2.根据权利要求1所述的非晶丝磁阻抗传感器，其特征在于直流偏置电压电路由第一电感(L1)和第一电阻(R1)串联组成。

3.根据权利要求1或2所述的非晶丝磁阻抗传感器，其特征在于激励信号包括方波信号、正弦波信号、锯齿波信号或电噪声信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的非晶丝磁阻抗传感器，其特征在于激励电路包括可编程振荡器，可编程振荡器与非晶丝之间通过第二电阻(R2)相联接。

5.根据权利要求1-4的非晶丝磁阻抗传感器，其特征在于绕制在非晶丝上的线圈还包括负反馈线圈，负反馈线圈的一端接地，另一端串联第二电感(L2)和可调电阻(W1)，与信号采集与处理电路的输出端联接，从而共同构成负反馈回路。

6.根据权利要求1-5任一项所述的非晶丝磁阻抗传感器，其特征在于还包括并联谐振电路，由电容(C1)与信号采样线圈并联组成，不仅可以选择出有效电压信号，还可以对所选的有效电压信号进行放大。

7.一种基于非晶丝磁阻抗效应的磁场探测方法，包括：

在非晶丝上缠绕信号采样线圈，用于检测外部磁场信息；

直接向非晶丝提供激励信号；和

采集信号采样线圈输出的电压信号并对其进行处理，从而输出直流电压信号，

其特征在于，直接给非晶丝提供直流偏置电压，从而增强环形磁畴在圆周方向上的磁化，使得圆周磁导率增加，而且也使得非晶丝环形磁畴的指向趋于一致。

8.根据权利要求7所述的磁场探测方法，其特征在于激励信号包括方波信号、正弦波信号、锯齿波信号或电噪声信号。

9.根据权利要求7-8任一项所述的磁场探测方法，其特征在于在非晶丝上还缠绕负反馈线圈，负反馈线圈的一端接地，另一端串联第二电感(L2)和可调电阻(W1)，与信号采集与处理电路的输出端联接，从而共同构成负反馈回路。

10.根据权利要求7-9任一项所述的磁场探测方法，其特征在于将电容(C1)与信号采样线圈并联，不仅可以选择出有效电压信号，还可以对所选的有效电压信号进行放大。

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