CN113296035A - 一种磁场检测组件、一种铁磁性及磁性材料探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁场检测组件，包括双磁体元件及霍尔元件；所述双磁体元件包括柱状磁环及条形磁铁；所述柱状磁环套装于所述条形磁铁外部，且与所述条形磁铁无接触设置；所述柱状磁环与所述条形磁铁N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环的环面，且方向相反；所述霍尔元件用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件会产生对应的电信号。当温度升高或其他环境因素导致所述双磁体元件的磁场发生改变时，本发明使位于对称轴上方及对称轴下方的磁场近乎等量增加，使目标侧的0磁点位置保持不变，提高输出信号精度及准确度。本发明同时还提供了一种具有上述优点的铁磁性及磁性材料探测器。

Description

一种磁场检测组件、一种铁磁性及磁性材料探测器

技术领域

本发明涉及铁磁性材料及磁性材料探测领域，特别是涉及一种磁场检测组件、一种铁磁性及磁性材料探测器。

背景技术

随着科技的发展，人们对特定的材料探测的需求越发高涨，其中，由于铁磁性材料或磁性材料被广泛地运用于人类社会的生产生活之中，因此，对铁磁性材料及磁性材料的探测，就成了地质勘探、救险救灾等领域的必要技术手段。

现有的对铁磁性材料或磁性材料的探测手法一般为霍尔式测量法，即通过铁磁性材料及磁性材料引起固定磁铁穿过霍尔元件磁场强度变化所导致的霍尔元件输出电压变化，来检测通过铁磁性材料及磁性材料的位置、体积等变化情况。但通过上述表述不难看出，霍尔式测量法需要磁铁的磁场才能工作，但磁铁本身存在受温度、电磁波等环境因素影响较大的缺点，因此其准确率及精度也不是很高。

综上所述，如何降低环境因素对磁铁磁场的影响，保障磁铁磁场的稳定，提升探测器的精度及准确度，就成了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁场检测组件、一种铁磁性及磁性材料探测器，以解决现有技术中磁场探测组件容易受周围环境干扰，探测精度和准确率均偏低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁场检测组件，包括双磁体元件及霍尔元件；

所述双磁体元件包括柱状磁环及条形磁铁；

所述柱状磁环套装于所述条形磁铁外部，且与所述条形磁铁无接触设置；

所述柱状磁环与所述条形磁铁N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环的环面，且方向相反；

所述霍尔元件用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环的N极环面对应的一侧。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述条形磁铁靠近所述目标侧的端面不超过所述柱状磁环靠近所述目标侧的端面。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述条形磁铁为圆柱形磁铁。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述条形磁铁为软磁体。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述条形磁铁为磁化铁棒。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述条形磁铁通过非导磁材料骨架与所述柱状磁环固定连接。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述非导磁材料骨架为尼龙骨架。

可选地，在所述的磁场检测组件中，所述柱状磁环的直径范围为9毫米至11毫米，所述柱状磁环的厚度范围为0.8至1.5毫米，包括端点值。

可选地，在所述的磁场检测组件中，当所述条形磁铁为圆柱形磁铁时，所述圆柱形磁铁的直径范围为2.5毫米至3.5毫米，包括端点值。

一种铁磁性及磁性材料探测器，所述铁磁性及磁性材料探测器包括如上述任一种所述的磁场检测组件。

本发明所提供的磁场检测组件，包括双磁体元件及霍尔元件；所述双磁体元件包括柱状磁环及条形磁铁；所述柱状磁环套装于所述条形磁铁外部，且与所述条形磁铁无接触设置；所述柱状磁环与所述条形磁铁N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环的环面，且方向相反；所述霍尔元件用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环的N极环面对应的一侧。

本发明中利用柱状磁环及条形磁铁组成双磁体元件，使从所述柱状磁环的N极射出的磁感线更多地汇聚于位于圆环截面中心的条形磁铁的S极，即使所述柱状磁环的N极附近的磁场的对称轴趋于水平，当温度升高或其他环境因素导致所述双磁体元件的磁场发生改变时，位于对称轴上方及对称轴下方的磁场近乎等量增加，使目标侧的0磁点位置保持不变，换句话说，如果0磁点位置发生显著改变，则改变几乎全部源自探测范围内的铁磁性材料或磁性材料，在实现抗环境干扰的同时，提高输出信号精度及准确度。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的铁磁性及磁性材料探测器。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的磁场检测组件的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为现有技术中磁场检测组件的磁场示意图；

图3为本发明提供的磁场检测组件的一种具体实施方式的磁场示意图；

图4为本发明提供的磁场检测组件的另一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种磁场检测组件，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括双磁体元件及霍尔元件20；

所述双磁体元件包括柱状磁环12及条形磁铁11；

所述柱状磁环12套装于所述条形磁铁11外部，且与所述条形磁铁11无接触设置；

所述柱状磁环12与所述条形磁铁11N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环12的环面，且方向相反；

所述霍尔元件20用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件20会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环12的N极环面对应的一侧。

需要注意的是，图1仅为结构示意图，实际生产使用中，所述霍尔元件20的位置可与图1种不同，只要满足能测量所述目标侧的0词典的位移即可。

优选地，所述条形磁铁11为圆柱形磁铁。所述圆柱形磁铁加工更简单，成本更低，此外，所述圆柱形磁铁在各个方向上与所述柱状磁环12的距离均相等，因此两者间形成的磁场更均匀，对称性更高，使所述0磁点的位置更不容易受外界环境因素的影响而产生变化。

另外，所述条形磁铁11可选用软磁体。所述软磁体指利用软磁材料制备成的磁铁，所述软磁材料指易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通过敲打和加热退磁的材料，而在本发明中，所述条形磁铁11仅起到引导所述柱状磁环12的磁力线的作用，其自身的磁性强弱对本发明所需达成的效果，即0磁点稳定影响不大，使用软磁材料能在保障磁场稳定的前提下，大大降低生产成本。再进一步，所述条形磁铁11为磁化铁棒，磁化铁棒产量高，容易获得，成本更低。

作为一种具体实施例，所述柱状磁环12的直径范围为9毫米至11毫米，包括端点值，如9.0毫米、9.5毫米或11.0毫米中任一个；所述柱状磁环12的厚度范围为0.8至1.5毫米，包括端点值，如0.80毫米、1.20毫米或1.50毫米中任一个；所述柱状磁环12的高度范围为5毫米至10毫米，包括端点值，如5.0毫米、7.5毫米或10.0毫米中任一个。

接上述具体实施例，当所述条形磁铁11为圆柱形磁铁时，所述圆柱形磁铁的直径范围为2.5毫米至3.5毫米，包括端点值，如2.50毫米或3.00毫米或3.50毫米中任一个；所述圆柱形磁铁的高的范围为2毫米至3毫米，包括端点值，如2.00毫米或2.50毫米或3.00毫米中任一个。

图2为现有技术中使用单个磁环作为探测元件，不难看出，单个磁环A从N极射出并转向下方通过所述磁环通孔的磁感线，与向上射出的磁感线，在水平对称轴方向上的对称度很低，若环境发生变化，使上述两种磁感线对应的磁场强度等量上升或下降，则图中的0磁点位置(位于图中的磁场换向区)会发生改变，被所述霍尔元件20捕捉，形成了环境干扰，反观图3，图3为本发明中的所述目标侧的磁感线示意图，图3中上述两种磁感线均被“拉平”，导致其在以水平线为对称轴时的对称性大大增加，也就是说，在受到环境因素影响时，上述两种磁感线对应的磁场强度等量上升或下降，所述0磁点的位置(位于所述磁场换向区中，可用所述磁场换向区代表)也不会发生很大变化，换句话说，本申请的组件的抗干扰能力大大增强。

本发明所提供的磁场检测组件，包括双磁体元件及霍尔元件20；所述双磁体元件包括柱状磁环12及条形磁铁11；所述柱状磁环12套装于所述条形磁铁11外部，且与所述条形磁铁11无接触设置；所述柱状磁环12与所述条形磁铁11N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环12的环面，且方向相反；所述霍尔元件20用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件20会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环12的N极环面对应的一侧。本发明中利用柱状磁环12及条形磁铁11组成双磁体元件，使从所述柱状磁环12的N极射出的磁感线更多地汇聚于位于圆环截面中心的条形磁铁11的S极，即使所述柱状磁环12的N极附近的磁场的对称轴趋于水平，当温度升高或其他环境因素导致所述双磁体元件的磁场发生改变时，位于对称轴上方及对称轴下方的磁场近乎等量增加，使目标侧的0磁点位置保持不变，换句话说，如果0磁点位置发生显著改变，则改变几乎全部源自探测范围内的铁磁性材料或磁性材料，在实现抗环境干扰的同时，提高输出信号精度及准确度。

在具体实施方式一的基础上，进一步对所述柱状磁环12与条形磁铁11的位置关系做限定，得到具体实施方式二，其结构示意图与上述具体实施方式相同，包括双磁体元件及霍尔元件20；

所述双磁体元件包括柱状磁环12及条形磁铁11；

所述柱状磁环12套装于所述条形磁铁11外部，且与所述条形磁铁11无接触设置；

所述柱状磁环12与所述条形磁铁11N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环12的环面，且方向相反；

所述霍尔元件20用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件20会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环12的N极环面对应的一侧；

所述条形磁铁11靠近所述目标侧的端面不超过所述柱状磁环12靠近所述目标侧的端面。

本具体实施方式中限定了所述条形磁铁11在靠近所述目标侧的端面不突出于所述柱状磁环12靠近所述目标侧的端面，由前文可知，参考图3，所述条形磁铁11越低，由所述柱状磁环12的N极射出的弯曲朝向不同的磁感线在水平方向上越是平衡，抗环境因素干扰的效果越好，因此，更进一步地，所述条形磁铁11靠近所述目标侧的端面位于所述柱状磁环12的腔体内，可进一步拉低所述0磁点距离所述柱状磁环12靠近所述目标侧的端面的距离，使测量更方便，同时使附近磁场以水平线为轴更对称，提高抗干扰能力。

需要注意的是，由于本发明的霍尔元件20仅需测量所述目标侧的0磁点位置，因此对所述双磁体元件非目标侧的所述柱状磁环12及所述条形磁铁11的端面位置关系不做限定。

在具体实施方式二的基础上，进一步对所述柱状磁环12与条形磁铁11的位置关系做限定，得到具体实施方式三，其结构示意图如图4所示，包括双磁体元件及霍尔元件20；

所述双磁体元件包括柱状磁环12及条形磁铁11；

所述柱状磁环12套装于所述条形磁铁11外部，且与所述条形磁铁11无接触设置；

所述柱状磁环12与所述条形磁铁11N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环12的环面，且方向相反；

所述霍尔元件20用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件20会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环12的N极环面对应的一侧；

所述条形磁铁11靠近所述目标侧的端面不超过所述柱状磁环12靠近所述目标侧的端面；

所述条形磁铁11通过非导磁材料骨架13与所述柱状磁环12固定连接。

所述由于所述条形磁铁11与所述柱状磁环12之间不能直接接触，而通过将其分别焊接在其他基体(如PCB基板)上，又会导致呈现柱状的条形磁铁11及柱状磁环12仅一端受力，横置情况下容易受力不均，可能脱落或引起两者之间相对位置的变化，进而影响器件的工作稳定性，因此在本具体实施方式中，通过所述非导磁材料骨架13将所述条形磁铁11与所述柱状磁环12固定连接，使所述柱状磁环12与所述条形磁铁11互相支撑成为一个整体，避免所述柱状磁环12与所述条形磁铁11发生相对位移，保证两者之间的磁场稳定，从而保证所述霍尔元件20检测到所述0磁点移动，完全来源于磁场有效范围内进入了其他铁磁性物质或磁性物质，提高了抗干扰能力。

作为一种优选实施方式，所述非导磁材料骨架13为尼龙骨架，尼龙骨架质轻，成本低，强度高，且不导磁，不会影响所述条形磁铁11与所述柱状磁环12之间磁场。

本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的铁磁性及磁性材料探测器，所述铁磁性及磁性材料探测器包括如上述任一种所述的磁场检测组件。本发明所提供的磁场检测组件，包括双磁体元件及霍尔元件20；所述双磁体元件包括柱状磁环12及条形磁铁11；所述柱状磁环12套装于所述条形磁铁11外部，且与所述条形磁铁11无接触设置；所述柱状磁环12与所述条形磁铁11N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环12的环面，且方向相反；所述霍尔元件20用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件20会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环12的N极环面对应的一侧。本发明中利用柱状磁环12及条形磁铁11组成双磁体元件，使从所述柱状磁环12的N极射出的磁感线更多地汇聚于位于圆环截面中心的条形磁铁11的S极，即使所述柱状磁环12的N极附近的磁场的对称轴趋于水平，当温度升高或其他环境因素导致所述双磁体元件的磁场发生改变时，位于对称轴上方及对称轴下方的磁场近乎等量增加，使目标侧的0磁点位置保持不变，换句话说，如果0磁点位置发生显著改变，则改变几乎全部源自探测范围内的铁磁性材料或磁性材料，在实现抗环境干扰的同时，提高输出信号精度及准确度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的磁场检测组件、一种铁磁性及磁性材料探测器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁场检测组件，其特征在于，包括双磁体元件及霍尔元件；

所述双磁体元件包括柱状磁环及条形磁铁；

所述柱状磁环套装于所述条形磁铁外部，且与所述条形磁铁无接触设置；

所述柱状磁环与所述条形磁铁N极到S极之间的连线互相平行，均垂直于所述柱状磁环的环面，且方向相反；

所述霍尔元件用于检测所述双磁体元件的目标侧的0磁点位置变化，当所述0磁点位置变动时，所述霍尔元件会产生对应的电信号；其中，所述目标侧为所述柱状磁环的N极环面对应的一侧。

2.如权利要求1所述的磁场检测组件，其特征在于，所述条形磁铁靠近所述目标侧的端面不超过所述柱状磁环靠近所述目标侧的端面。

3.如权利要求1所述的磁场检测组件，其特征在于，所述条形磁铁为圆柱形磁铁。

4.如权利要求1所述的磁场检测组件，其特征在于，所述条形磁铁为软磁体。

5.如权利要求4所述的磁场检测组件，其特征在于，所述条形磁铁为磁化铁棒。

6.如权利要求1所述的磁场检测组件，其特征在于，所述条形磁铁通过非导磁材料骨架与所述柱状磁环固定连接。

7.如权利要求6所述的磁场检测组件，其特征在于，所述非导磁材料骨架为尼龙骨架。

8.如权利要求1所述的磁场检测组件，其特征在于，所述柱状磁环的直径范围为9毫米至11毫米，所述柱状磁环的厚度范围为0.8至1.5毫米，包括端点值。

9.如权利要求8所述的磁场检测组件，其特征在于，当所述条形磁铁为圆柱形磁铁时，所述圆柱形磁铁的直径范围为2.5毫米至3.5毫米，包括端点值。

10.一种铁磁性及磁性材料探测器，其特征在于，所述铁磁性及磁性材料探测器包括如权利要求1至9任一项所述的磁场检测组件。

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