CN103454596A - 一种交变磁场感应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交变磁场感应装置，包括至少一个磁铁和至少一个力电转换模块；所述磁铁与所述力电转换模块机械连接，所述磁铁将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块；所述力电转换模块将所述磁铁提供的机械力转换为电信号。本发明所述的交变磁场感应装置实现了磁铁将交变磁场信号转换为力，力电转换模块将力转换为电信号的交变磁场与电信号的转换；本装置灵敏度高、受静磁场影响小、受高频干扰影响小。

Description

一种交变磁场感应装置
技术领域
本发明涉及一种交变磁场感应装置，属于交变磁场领域。
背景技术
近年来，现有的交变磁场感应技术方案，如：线圈，频率越高灵敏度越高，难以感应较低频率的磁场，同时易受高频干扰影响，感应弱信号需要线圈体积较大；霍尔器件，磁阻器件会感应静磁场，虽然静磁场信号可以通过高通滤波器消除，但是对于传感器本身而言，在存在地磁环境下，需要非常大的动态范围才能感应较弱变化磁场。
发明内容
本发明针对现有交变磁场感应技术受高频干扰影响大、灵敏度低的不足，提供一种灵敏度高、受高频干扰影响小的交变磁场感应装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种交变磁场感应装置，包括至少一个磁铁和至少一个力电转换模块；
所述磁铁与所述力电转换模块机械连接，所述磁铁将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块；
所述力电转换模块将所述磁铁提供的机械力转换为电信号。
本发明的有益效果是：本发明所述的交变磁场感应装置实现了磁铁将交变磁场信号转换为力，力电转换模块将力转换为电信号的交变磁场与电信号的转换；本装置灵敏度高、受静磁场影响小、受高频干扰影响小。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述交变磁场感应装置还包括处理模块，所述处理模块与至少两个力电转换模块相连接，所述处理模块接收两个力电转换模块的电信号并进行比较计算得出干扰信号。
进一步，所述处理模块消除的干扰包括振动干扰、加速度干扰和重力干扰。
进一步，所述磁铁为永磁铁或电磁铁。
进一步，所述交变磁场感应装置依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。进一步，所述力电转换模块为压电器件、电阻应变器件、电容式传感器、光电式传感器、光纤应力传感器、半导体应变片传感器、蓝宝石压力传感器或微机电压力或应力传感器等。
进一步，所述压电器件的材料包括：
陶瓷类材料；
或者压电单晶体，如石英、酒石酸钾钠等；
或者多晶压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等，又称为压电陶瓷；
或者聚偏二氟乙烯(PVDF)；
或者单晶硅、多晶硅。
进一步，所述陶瓷类材料包括陶瓷类的钛酸钡、单晶类的石英、电气石、罗德盐、钽酸盐、铌酸盐等，或是薄膜类的氧化锌。
进一步，所述交变磁场感应装置还包括无磁性配重，所述无磁性配重用于将加速度，震动和重力方向的变化转换为机械力并提供给所述力电转换模块。
进一步，所述交变磁场感应装置还包括支架、设于支架外部的外壳，所述力电转换模块和所述磁铁都设置在所述外壳的内部，所述交变磁场感应装置中的力电转换模块固定在支架之间，所述力电转换模块包括第一电极和第二电极。
附图说明
图1为本发明具体实施例1所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图2为本发明具体实施例2所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图3为本发明具体实施例3所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图4为本发明具体实施例4所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图5为本发明具体实施例5所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图6为本发明具体实施例6所述的一种交变磁场感应装置结构图；
图7为本发明具体实施例1所述的一种交变磁场感应装置应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明具体实施例1所述的一种交变磁场感应装置，包括一个磁铁1和一个力电转换模块2；所述磁铁1与所述力电转换模块2机械连接，所述磁铁1将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块2；所述力电转换模块2将所述磁铁1提供的机械力转换为电信号。
所述机械连接，可以是粘接、焊接，或将永磁材料喷镀或蒸镀到力电转换模块2上等工程技术手段。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为压电器件。
所述压电器件的材料是陶瓷类的钛酸钡。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图2所示，本发明具体实施例2所述的一种交变磁场感应装置，包括一个磁铁1和三个力电转换模块2；所述磁铁1分别与第一力电转换模块25、第二力电转换模块26和第三力电转换模块27机械连接，所述磁铁1将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块2；所述力电转换模块2将所述磁铁1提供的机械力转换为电信号。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为电阻应变器件。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图3所示，本发明具体实施例3所述的一种交变磁场感应装置，包括两个磁铁1和四个力电转换模块2；所述每个磁铁1与两个力电转换模块2机械连接，所述磁铁1将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块2；所述力电转换模块2将所述磁铁1提供的机械力转换为电信号。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为电容式传感器；电容式传感器可为驻极体电容传感器或静电电容传感器，通过电场的变化来反映电容的变化；或LC、RC振荡器，通过振荡器频率的变化来反映电容的变化；或RC充放电回路通过回路的时间常数变化来反映电容的变化；也可以是积分器，通过积分器的斜率来反映电容的变化。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图4所示，本发明具体实施例4所述的一种交变磁场感应装置，包括两个磁铁1和一个力电转换模块2；所述两个磁铁1与一个力电转换模块2机械连接，所述磁铁1将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块2；所述力电转换模块2将所述磁铁1提供的机械力转换为电信号。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为光纤应力传感器。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图5所示，本发明具体实施例5所述的一种交变磁场感应装置，包括一个磁铁1，一个配重6和两个力电转换模块2；所述磁铁1与第一力电转换模块23机械连接，并将交变磁场信号转换为磁力并传递给第一力电转换模块23；所述配重6与第二电转换模块24机械连接，并将装置所受震动和加速度或重力改变转换为受力并传递给第二力电转换模块24，所述第一、第二力电转换模块23、24分别将两个力转换为电信号。
所述交变磁场感应装置还包括处理模块3，所述处理模块3与两个力电转换模块2相连接，并在时域或频域上从磁场信号中消除干扰。具体地，磁铁1和第一力电转换模块23感应到有用的磁场信号和震动等干扰信号，配重6和第二力电转换模块24只感应到震动等干扰信号，处理模块3在时域或频域上可以利用干扰信号去抵消有用信号中的干扰信号，就可以消除干扰。
所述处理模块3消除的干扰包括振动干扰、加速度干扰和重力干扰。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为微机电压力或应力传感器。
所述微机电压力或应力传感器设于集成电路上。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图6所示，本发明具体实施例6所述的一种交变磁场感应装置，包括一个磁铁1、两个力电转换模块2和一个处理模块3；所述磁铁1分别与两个力电转换模块2机械连接，所述磁铁1将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块2；所述力电转换模块2将所述磁铁1提供的机械力转换为电信号；所述处理模块3与两个力电转换模块2相连接，并接收两个力电转换模块2的电信号进行比较计算得出干扰信号，处理模块3在时域或频域上可以利用干扰信号去抵消有用信号中的干扰信号，就可以消除干扰。
所述处理模块3消除的干扰包括振动干扰、加速度干扰和重力干扰。
所述磁铁1为电磁铁。
所述交变磁场感应装置中依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
所述力电转换模块2为微机电压力或应力传感器。
所述微机电压力或应力传感器设于集成电路上。
所述交变磁场感应装置安装时力电转换模块2为固定部分。
如图7所示，本发明具体实施例1所述的一种交变磁场感应装置在具体使用时，设于支架5之间，并且在支架5和装置外部设有外壳4，所述交变磁场感应装置中的力电转换模块2固定在支架5之间，所述磁铁1与力电转换模块2相连接；所述力电转换模块2包括第一电极21和第二电极22，配重6采用压电陶瓷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交变磁场感应装置，其特征在于，包括至少一个磁铁（1）和至少一个力电转换模块（2）；
所述磁铁（1）与所述力电转换模块（2）机械连接，所述磁铁将其在交变磁场中接收的磁信号转换为机械力并传递给所述力电转换模块（2）；
所述力电转换模块将所述磁铁（1）提供的机械力转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述交变磁场感应装置还包括处理模块（3），所述处理模块（3）与至少两个力电转换模块（2）相连接，所述处理模块（3）接收两个力电转换模块（2）的电信号并进行比较计算得出干扰信号。
3.根据权利要求2所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述处理模块（3）消除的干扰包括振动干扰、加速度干扰和重力干扰。
4.根据权利要求1所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述磁铁（1）为永磁铁或电磁铁。
5.根据权利要求4所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述交变磁场感应装置依靠电磁铁调节励磁电流改变灵敏度。
6.根据权利要求1所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述力电转换模块（2）为压电器件、电阻应变器件、电容式传感器、光电式传感器、光纤应力传感器、半导体应变片传感器、蓝宝石压力传感器或微机电压力或应力传感器。
7.根据权利要求6所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述压电器件的材料包括：
陶瓷类材料；
或者压电单晶体；
或者多晶压电陶瓷；
或者聚偏二氟乙烯(PVDF)；
或者单晶硅、多晶硅。
8.根据权利要求7所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述陶瓷类材料包括陶瓷类的钛酸钡、单晶类的石英、电气石、罗德盐、钽酸盐、铌酸盐、薄膜类的氧化锌。
9.根据权利要求1所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述交变磁场感应装置还包括无磁性配重（6），所述无磁性配重（6）用于将加速度，震动和重力方向的变化转换为机械力并提供给所述力电转换模块（2）。
10.根据权利要求1至9任一项所述的交变磁场感应装置，其特征在于，所述交变磁场感应装置还包括支架（5）、设于支架（5）外部的外壳（4），所述力电转换模块和所述磁铁都设置在所述外壳的内部，所述交变磁场感应装置中的力电转换模块（2）固定在支架（5）之间，所述力电转换模块（2）包括第一电极（21）和第二电极（22）。
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