CN105158711B - 一种z轴磁场加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁传感器技术领域，具体指一种基于磁致伸缩材料测量Z轴磁场加载装置，它包括声表面波基底，堆栈在所述声表面波基底上的多个磁致伸缩薄膜层，和设置在多个磁致伸缩薄膜层上方的磁通引导器，当外加X轴或Y轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层的磁场大小相同，方向一致，差分计算输出为零；而当外加Z轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层的磁场大小相同，方向相反，通过差分计算输出不为零，即该加载装置可实现对Z轴磁场的测量。
Description
【技术领域】
本发明涉及磁传感器技术领域，具体指一种基于磁致伸缩材料测量Z轴磁场加载装置。
【背景技术】
近几年，包括蜂窝式电话在内的移动通信终端设备，迅速普及开来。为了便于携带，特别希望减小终端设备尺寸和重量，尤其是它的电子部件的尺寸和重量。声表面波器件有利于尺寸和重量的减小，因而终端设备的高频和中频部件常常采用声表面波滤波器。
由于压电特性对外部环境变化的高灵敏度，SAW器件，如延迟线、反射延时线和谐振器，非常适合用于测量应力、应变、温度、压力、加速度、振动，和其他物理量。在通常情况下，SAW器件是在压电基底上制作的，它包括一个或多个可将施加的电信号转换成声表面波，再将声表面波转换为电信号的叉指式换能器(IDT)结构，用来激发、接收、反射和传播声表面波。所有外部的物理量和/或化学成分都可导致可被基于SAW的传感器所监测到的压电基底材料特性的变化。取决于SAW传感器的设计结构，这样的外部物理量和/或化学成分的变化可以被识别出来，它们或者与SAW谐振器的谐振频率偏移相关联，或者与SAW延迟线的延迟时间或电信号的相位偏移相关联，或者与SAW延迟线结构的反射功率谱密度的变化相关联。
在现有技术中，中国专利名称为“无源固态磁场传感器”，专利号为ZL99239314.0的发明专利，该专利中提出：用磁致伸缩材料的面和压电陶瓷的面相互接合组成磁场传感器单元，以若干个上述传感器单元重叠地组成磁场传感器组件，以一层压电元件层其二面复合磁致伸缩元件为佳，可测量转速、流量，电流强度及磁成像、磁记录和磁记录介质。其不足在于：所用的磁致伸缩材料产生的形变太小，理论上来讲对压电片的挤压也很小，产生的信号非常微弱，不利于测量；尤其在Z轴方向的磁场测量十分困难。所用的压电材料PZP跟现有的压电材料相比，不论是相对介电常数还是压电常数，都已经不能满足现在的需要。另如ZL102426344的三轴磁场传感器，界定一种隧道结磁电阻元件，但是灵敏度偏低，饱和场Hs值偏大。再如CN103954920A专利申请，界定一种三轴线性磁传感器，其中Z轴方向磁场通过一推挽电桥和多个磁通量控制器测量，其结构复杂；进一步的，基于上述复合材料的磁传感器是粘接成型的，界面结合力不稳定，性能易受工艺和环境的影响，一致性差。而且，磁电效应与复合材料的体积有关，且随着复合材料体积的缩小迅速降低，所以难以实现器件的微型化和磁场方向辨别。
【发明内容】
本发明的目的在于克服在Z轴磁场方向测量困难的问题，而提供一种新型结构的利用磁致伸缩材料进行磁场测量的Z轴磁场加载装置。
本发明Z轴磁场加载装置，包括一声表面波基底，堆栈在所述声表面波基底上的多个磁致伸缩薄膜层，其中所述多个磁致伸缩薄膜层相互分离设置且形成第一凹槽，所述Z轴磁场加载装置还包括设置在多个磁致伸缩薄膜层上方的磁通引导器。
所述磁通引导器包括设置在磁致伸缩薄膜层上方的支撑引脚，及从所述支撑引脚向远离声表面波基底方向衍生延伸的一磁通引导层。
所述支撑引脚相邻之间设有与第一凹槽贯通的第二凹槽。
所述磁通引导层包括位于中央且被支撑引脚支撑的中间部分，和从中间部分向边缘方向衍生延伸的边缘部。
所述磁通引导层的边缘部与磁致伸缩薄膜层之间形成第一间隙。
所述第一间隙内充填有防止塌陷的充填层。
所述磁致伸缩薄膜层的数量至少为两个，相应的两个支撑引脚分别桥接在磁致伸缩薄膜层上。
第二凹槽/和第一凹槽/内也可充填有防塌陷的另一充填层。
本发明Z轴磁场加载装置，包括声表面波基底，堆栈在所述声表面波基底上的多个磁致伸缩薄膜层，和设置在多个磁致伸缩薄膜层上方的磁通引导器，当外加X轴或Y轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层的磁场大小相同，方向一致，差分计算输出为零；而当外加Z轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层的磁场大小相同，方向相反，通过差分计算输出不为零，即该加载装置可实现对Z轴磁场的测量。
【附图说明】
图1为本发明Z轴磁场加载装置的立体结构示意图；
图2为本发明Z轴磁场加载装置的剖面结构示意图；
图3为本发明在Z轴磁场方向磁力线走向示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明声表面波传感器作详细说明。
参图1-3所示，为本发明Z轴磁场加载装置100，它包括一硅掺杂材料制成的声表面波基底10，堆栈在所述声表面波基底10上的多个磁致伸缩薄膜层20。所述磁致伸缩薄膜层20材料可以为FeCoSiB、FeBSiC、FeGa、FeGaB、CoFe、CoFeB、NiFe等铁基合金单相材料或复合材料之一，它具有高磁导率、高磁致伸缩系数、低矫顽力、低饱和磁场的特点。其中所述多个磁致伸缩薄膜层20相互分离设置且形成第一凹槽21，所述Z轴磁场加载装置100还包括设置在多个磁致伸缩薄膜层20上方的磁通引导器30。所述磁通引导器30采用具有高磁导率的材料制成，能在单位体积内增大外加磁场，提高整个加载装置的灵敏度。在本实施例中，所述磁致伸缩薄膜层20的数量至少为两个，即如图所示在X-Y平面上的第一薄膜层20a和与第一薄膜层20a并排平行设置的第二薄膜层20b。第一凹槽21位于第一薄膜层20a和第二薄膜层20b之间。
所述磁致伸缩薄膜层20上还设有沿垂直于X-Y平面的Z轴方向堆栈的引导环境磁力线的磁通引导器30。所述磁通引导器包括分别设置在第一薄膜层20a和第二薄膜层20b上的支撑引脚31a,31b，及从所述支撑引脚31a,31b向远离声表面波基底10方向衍生延伸的一磁通引导层32。在本实施例中，支撑引脚的数量不仅限于两个，可根据磁致伸缩薄膜层20的数量和实际需要进行调整。两个支撑引脚31a,31b之间的间隙形成第二凹槽31c,所述第二凹槽31c与第一凹槽21贯通。
另外，所述磁通引导层32包括位于中央且被支撑引脚支撑的中间部32a，和从中间部分32a向边缘方向衍生延伸的边缘部32b。由此，所述边缘部32b与磁致伸缩薄膜层20之间形成第一间隙40以便于提高灵敏度。此外，为了防止边缘部32塌陷在磁致伸缩薄膜层20上，所述第一间隙40内充填有起支撑作用的充填层(未标示)。同理，第二凹槽31c/和第一凹槽21内也可充填有防塌陷的另一充填层。
本发明通过磁通引导器30改变外加磁场磁路，引导外加磁路进入磁致伸缩薄膜层20。当外加X轴或Y轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层20的磁场大小相同，方向一致，差分计算输出为零；而当外加Z轴磁场时，进入磁致伸缩薄膜层20的磁场大小相同，方向相反，通过差分计算输出不为零，即该加载装置可实现对Z轴磁场的测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (7)
1.一种Z轴磁场加载装置，包括一声表面波基底，堆栈在所述声表面波基底上的多个磁致伸缩薄膜层，其特征在于：所述多个磁致伸缩薄膜层相互分离设置且形成第一凹槽，所述Z轴磁场加载装置还包括设置在多个磁致伸缩薄膜层上方的磁通引导器,所述磁通引导器包括设置在磁致伸缩薄膜层上方的支撑引脚，及从所述支撑引脚向远离声表面波基底方向衍生延伸的一磁通引导层。
2.根据权利要求1所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：所述支撑引脚相邻之间设有与第一凹槽贯通的第二凹槽。
3.根据权利要求1或2所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：所述磁通引导层包括位于中央且被支撑引脚支撑的中间部分，和从中间部分向边缘方向衍生延伸的边缘部。
4.根据权利要求3所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：所述磁通引导层的边缘部与磁致伸缩薄膜层之间形成第一间隙。
5.根据权利要求4所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：所述第一间隙内充填有防止塌陷的充填层。
6.根据权利要求1所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：所述磁致伸缩薄膜层的数量至少为两个，相应的两个支撑引脚分别桥接在磁致伸缩薄膜层上。
7.根据权利要求2所述Z轴磁场加载装置，其特征在于：第二凹槽/和第一凹槽内充填有防塌陷的另一充填层。
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Citations (4)
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| CN103901363A (zh) * | 2013-09-10 | 2014-07-02 | 江苏多维科技有限公司 | 一种单芯片z轴线性磁阻传感器 |
| CN104215917A (zh) * | 2014-09-12 | 2014-12-17 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 边界波谐振式磁传感器 |
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