CN114252817A - 一种高精度磁通门探头及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高精度磁通门探头，包括探头盒、横向探头、纵向探头和垂直探头；探头盒内开设有矩形槽，矩形槽的底部设置有挡块；矩形槽的底部、矩形槽的第一侧壁、矩形槽的第二侧壁、矩形槽的第三侧壁和挡块围成第一探头槽；矩形槽的底部设置有凸台，矩形槽的第二侧壁和矩形槽的第四侧壁均设置有凹槽；凸台的顶面、凹槽的底部、矩形槽的第三侧壁和挡块围成第二探头槽；矩形槽的底部、矩形槽的第一侧壁、矩形槽的第四侧壁和挡块围成第三探头槽；三个探头分别位于三个探头槽中。三个探头在置入后相互正交固定，减小了安装误差和后续的形变误差，极大地提高了微弱磁场的测量精度。在此基础上，本发明还提供了高精度磁通门探头的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及磁场测量技术领域，具体而言，涉及一种高精度磁通门探头及其制作方法。
背景技术
磁通门技术是现在综合性能最优的测量微弱磁场的技术手段，广泛应用于资源勘探、生物医学、磁异常探测、航空航天等方面。由于磁通门探头可以测试某一方向上的磁场分量，因此可以用三个同样的一维探头相互正交排在一起，测试三个方向上的磁场分量，进而得到环境磁场矢量的大小和方向。
传统技术中，通常把三个一维探头放进一个可用螺钉调节一维探头方向的无磁金属框架内，通过调节螺钉位置获得较好的三轴正交度，然后用灌胶方式固定三个一维探头的相对角度。
由于在胶水固化的过程中，一维探头受力不均，导致三个一维探头的相对角度发生变化，导致探头的三轴正交度变差；另外，由于无磁金属框架和微调螺钉的存在，导致三维探头体积巨大，并且由于三个一维探头之间的距离较大，导致在有环境梯度的磁场环境中，测量误差增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度磁通门探头及其制作方法，有助于解决上述技术问题。
本发明是这样实现的：
一种高精度磁通门探头，包括探头盒、横向探头、纵向探头和垂直探头；所述探头盒内开设有矩形槽，所述矩形槽的底部设置有挡块；所述矩形槽的底部、所述矩形槽的第一侧壁、所述矩形槽的第二侧壁、所述矩形槽的第三侧壁和所述挡块围成第一探头槽；所述矩形槽的底部设置有凸台，所述矩形槽的第二侧壁和所述矩形槽的第四侧壁均设置有凹槽；所述凸台的顶面、所述凹槽的底部、所述矩形槽的第三侧壁和所述挡块围成第二探头槽；所述矩形槽的底部、所述矩形槽的第一侧壁、所述矩形槽的第四侧壁和所述挡块围成第三探头槽；将所述横向探头、所述纵向探头和所述垂直探头分别置入所述第一探头槽、所述第二探头槽和所述第三探头槽中，能够使所述横向探头的长度方向、所述纵向探头的长度方向和所述垂直探头的长度方向相互正交；其中，其中，所述矩形槽的第一侧壁平面、第二侧壁平面、第三侧壁平面和第四侧壁平面依次垂直连接。
上述高精度磁通门探头，通过矩形槽的底部、矩形槽的第一侧壁、矩形槽的第二侧壁、矩形槽的第三侧壁和挡块围成第一探头槽；通过凸台的顶面、凹槽的底部、矩形槽的第三侧壁和挡块围成第二探头槽；通过矩形槽的底部、矩形槽的第一侧壁、矩形槽的第四侧壁和挡块围成第三探头槽。利用矩形槽的各个内壁均与底面相互垂直的特征，使得三个探头槽的长度方向两两相互正交，则在将横向探头、纵向探头和垂直探头分别固定置入到上述三个探头槽时，横向探头、纵向探头和垂直探头均两两相互正交。由于利用了矩形槽相邻之间侧壁(及底面)相互垂直的特征，并增加了凸台和凹槽的设置，可大幅提高三个探头的定位精准度，降低安装和测量误差，且能够有效避免后续的形变误差。
进一步地，所述横向探头的表面、所述纵向探头的表面和所述垂直探头的表面均设置有粘接层；所述横向探头、所述纵向探头和所述垂直探头通过所述粘接层与所述探头盒贴合连接。
进一步地，所述探头盒、所述横向探头、所述纵向探头和所述垂直探头由同一种无磁材料制作而成。
进一步地，所述探头盒的侧壁设置有穿线孔和卡箍；所述穿线孔用于从所述探头盒的外部向内部引入导线，所述卡箍用于卡紧所述导线。
进一步地，所述探头盒上还设置有盒盖；所述盒盖用于封堵所述探头盒的开口。
进一步地，所述探头盒的外沿底部还设置有安装耳；所述安装耳上设置有安装孔。
一种高精度磁通门探头的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，在所述横向探头的表面、所述纵向探头的表面和所述垂直探头的表面涂上粘接层；
步骤二，将所述横向探头、所述纵向探头和所述垂直探头分别粘接固定在所述第一探头槽、所述第二探头槽和所述第三探头槽中；
步骤三，将所述导线穿过所述穿线孔后与所述横向探头、所述纵向探头和所述垂直探头分别电连接。
进一步地，在所述步骤三之后，还包括向所述矩形槽中灌注固封胶。
进一步地，在所述步骤三之后，还包括在所述穿线孔的外端口固定所述卡箍。
进一步地，在所述步骤三之后，还包括在所述矩形槽的开口上安装所述盒盖。
本发明的有益效果是：
本发明的高精度磁通门探头及其制作方法，利用了矩形槽相邻之间侧壁(及底面)相互垂直的特征，并增加了凸台和凹槽的设置，使得三个探头在置入三个探头槽后相互正交固定，减小了安装误差和后续的形变误差，极大地提高了微弱磁场的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的立体结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的爆炸图；
图3为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的内部结构示意图；
图4为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头(卸下探头后)的俯视图；
图5为图4中的A-A向剖视图。
图标：100-探头盒；101-第一侧壁；102-第二侧壁；103-第三侧壁；104-第四侧壁；110-矩形槽；111-第一探头槽；112-第二探头槽；113-第三探头槽；114-挡块；121-穿线孔；122-卡箍；130-导线；140-盒盖；150-安装耳；151-安装孔；210-横向探头；220-纵向探头；230-垂直探头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和标注的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例：
图1为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的立体结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的爆炸图；图3为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头的内部结构示意图；图4为本发明第一实施例提供的高精度磁通门探头(卸下探头后)的俯视图；图5为图4中的A-A向剖视图。请参照图1～图5，本实施例提供一种高精度磁通门探头，包括探头盒100、横向探头210、纵向探头220和垂直探头230；探头盒100内开设有矩形槽110，矩形槽110的底部设置有挡块114；矩形槽110的底部、矩形槽110的第一侧壁101、矩形槽110的第二侧壁102、矩形槽110的第三侧壁103和挡块114围成第一探头槽111；矩形槽110的底部设置有凸台，矩形槽110的第二侧壁102和矩形槽110的第四侧壁104均设置有凹槽；凸台的顶面、凹槽的底部、矩形槽110的第三侧壁103和挡块114围成第二探头槽112；矩形槽110的底部、矩形槽110的第一侧壁101、矩形槽110的第四侧壁104和挡块114围成第三探头槽113；将横向探头210、纵向探头220和垂直探头230分别置入第一探头槽111、第二探头槽112和第三探头槽113中，能够使横向探头210的长度方向、纵向探头220的长度方向和垂直探头230的长度方向相互正交；其中，矩形槽110的第一侧壁101平面、第二侧壁102平面、第三侧壁103平面和第四侧壁104平面依次垂直连接。
在上述结构中，探头盒100也优选设置为矩形结构，挡块114的横断面也为矩形。
在上述结构中，第一探头槽111、第二探头槽112和第三探头槽113相互正交，设定三者分别沿X轴、Y轴和Z轴延伸，则横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，垂直方向为Z轴方向。
此时，第一探头槽111在X方向上的尺寸为L(即第一侧壁101至第三侧壁103的距离)，在Y方向上的尺寸为W(即第二侧壁102至挡块114的距离)，在Z方向上的尺寸为H(即矩形槽110底部至凸台的顶面的距离)。此时，要求L、W和H的尺寸数据在误差范围内。
第二探头槽112在X方向上的尺寸为W(即第三侧壁103至挡块114的距离)，在Y方向上的尺寸为L(即两个凹槽的槽底之间的距离)，在Z方向上的尺寸为H(即凸台的顶面至矩形槽110端口的距离)。此时，要求L、W和H的尺寸数据在误差范围内。
第三探头槽113在X方向上的尺寸为W(即第一侧壁101至挡块114的距离)，在Y方向上的尺寸为H，在Z方向上的尺寸为L(即矩形槽110底部至矩形槽110端口的距离)。此时，要求L、W和H的尺寸数据在误差范围内。
本实施例的高精度磁通门探头的工作原理如下：
高精度磁通门探头通过矩形槽110的底部、矩形槽110的第一侧壁101、矩形槽110的第二侧壁102、矩形槽110的第三侧壁103和挡块114围成第一探头槽111；通过凸台的顶面、凹槽的底部、矩形槽110的第三侧壁103和挡块114围成第二探头槽112；通过矩形槽110的底部、矩形槽110的第一侧壁101、矩形槽110的第四侧壁104和挡块114围成第三探头槽113。利用矩形槽110的各个内壁均与底面相互垂直的特征，使得三个探头槽的长度方向两两相互正交，则在将横向探头210、纵向探头220和垂直探头230分别固定置入到上述三个探头槽时，横向探头210、纵向探头220和垂直探头230均两两相互正交。由于利用了矩形槽110相邻之间侧壁(及底面)相互垂直的特征，并增加了凸台和凹槽的设置，可大幅提高三个探头的定位精准度，降低安装和测量误差，且能够有效避免后续的形变误差。
在至少一个优选实施例中，进一步地，横向探头210的表面、纵向探头220的表面和垂直探头230的表面均设置有粘接层；横向探头210、纵向探头220和垂直探头230通过粘接层与探头盒100贴合连接。
粘接层能够使三个探头分别与各自的探头槽贴合连接固定，只需均匀平衡压紧即可。优选地，粘接层为硅胶。
在至少一个优选实施例中，进一步地，探头盒100、横向探头210、纵向探头220和垂直探头230由同一种无磁材料制作而成。此时，由于四个组件均用同一种无磁材料加工而成，具有相同的热膨胀系数，所以在温度发生变化时，探头盒100与其中的三个探头均不会存在相对位移，既能够保证三个探头的相对位置和角度，又能延长填充在探头盒100中的固封胶的使用寿命。
在至少一个优选实施例中，如图1～图4所示，进一步地，探头盒100的侧壁设置有穿线孔121和卡箍122；穿线孔121用于从探头盒100的外部向内部引入导线130，卡箍122用于卡紧导线130。
在至少一个优选实施例中，如图1、图2所示，进一步地，探头盒100上还设置有盒盖140；盒盖140用于封堵探头盒100的开口。此时，盒盖140可以与探头盒100卡接，也可以通过螺钉实现固定螺接。优选地，螺钉可以穿过盒盖140与探头盒100内部的挡块114上的螺孔实现螺接。
在至少一个优选实施例中，如图1～图5所示，进一步地，探头盒100的外沿底部还设置有安装耳150；安装耳150上设置有安装孔151。
第二实施例：
本实施例提供一种高精度磁通门探头的制作方法，其包括以下步骤：
步骤一，在横向探头210的表面、纵向探头220的表面和垂直探头230的表面涂上粘接层。步骤二，将横向探头210、纵向探头220和垂直探头230分别粘接固定在第一探头槽111、第二探头槽112和第三探头槽113中。步骤三，将导线130穿过穿线孔121后与横向探头210、纵向探头220和垂直探头230分别电连接。
需要说明的是，涂抹粘接层并挤压固定时，需均匀用力，保证硅胶分布均匀。
在上述制作方法的基础上，进一步地，在步骤三之后，还包括向矩形槽110中灌注固封胶。需要说明的是，在灌注固封胶前，应对三个探头及导线130进行测试，无异常问题后再行灌胶固化。
在上述制作方法的基础上，进一步地，在步骤三之后，还包括在穿线孔121的外端口固定卡箍122。其中，卡箍122能够将导线130进一步固定，防止导线130自身活动而影响了探头盒100内部的三个探头的精准定位。
在上述制作方法的基础上，进一步地，在步骤三之后，还包括在矩形槽110的开口上安装盒盖140。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种高精度磁通门探头，其特征在于，包括探头盒(100)、横向探头(210)、纵向探头(220)和垂直探头(230)；所述探头盒(100)内开设有矩形槽(110)，所述矩形槽(110)的底部设置有挡块(114)；
所述矩形槽(110)的底部、所述矩形槽(110)的第一侧壁(101)、所述矩形槽(110)的第二侧壁(102)、所述矩形槽(110)的第三侧壁(103)和所述挡块(114)围成第一探头槽(111)；
所述矩形槽(110)的底部设置有凸台，所述矩形槽(110)的第二侧壁(102)和所述矩形槽(110)的第四侧壁(104)均设置有凹槽；所述凸台的顶面、所述凹槽的底部、所述矩形槽(110)的第三侧壁(103)和所述挡块(114)围成第二探头槽(112)；
所述矩形槽(110)的底部、所述矩形槽(110)的第一侧壁(101)、所述矩形槽(110)的第四侧壁(104)和所述挡块(114)围成第三探头槽(113)；
将所述横向探头(210)、所述纵向探头(220)和所述垂直探头(230)分别置入所述第一探头槽(111)、所述第二探头槽(112)和所述第三探头槽(113)中，能够使所述横向探头(210)的长度方向、所述纵向探头(220)的长度方向和所述垂直探头(230)的长度方向相互正交；
其中，所述矩形槽(110)的第一侧壁(101)平面、第二侧壁(102)平面、第三侧壁(103)平面和第四侧壁(104)平面依次垂直连接。
2.根据权利要求1所述的高精度磁通门探头，其特征在于，所述横向探头(210)的表面、所述纵向探头(220)的表面和所述垂直探头(230)的表面均设置有粘接层；所述横向探头(210)、所述纵向探头(220)和所述垂直探头(230)通过所述粘接层与所述探头盒(100)贴合连接。
3.根据权利要求2所述的高精度磁通门探头，其特征在于，所述探头盒(100)、所述横向探头(210)、所述纵向探头(220)和所述垂直探头(230)由同一种无磁材料制作而成。
4.根据权利要求3所述的高精度磁通门探头，其特征在于，所述探头盒(100)的侧壁设置有穿线孔(121)和卡箍(122)；所述穿线孔(121)用于从所述探头盒(100)的外部向内部引入导线(130)，所述卡箍(122)用于卡紧所述导线(130)。
5.根据权利要求4所述的高精度磁通门探头，其特征在于，所述探头盒(100)上还设置有盒盖(140)；所述盒盖(140)用于封堵所述探头盒(100)的开口。
6.根据权利要求5所述的高精度磁通门探头，其特征在于，所述探头盒(100)的外沿底部还设置有安装耳(150)；所述安装耳(150)上设置有安装孔(151)。
7.一种根据权利要求6所述的高精度磁通门探头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在所述横向探头(210)的表面、所述纵向探头(220)的表面和所述垂直探头(230)的表面涂上粘接层；
步骤二，将所述横向探头(210)、所述纵向探头(220)和所述垂直探头(230)分别粘接固定在所述第一探头槽(111)、所述第二探头槽(112)和所述第三探头槽(113)中；
步骤三，将所述导线(130)穿过所述穿线孔(121)后与所述横向探头(210)、所述纵向探头(220)和所述垂直探头(230)分别电连接。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤三之后，还包括向所述矩形槽(110)中灌注固封胶。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤三之后，还包括在所述穿线孔(121)的外端口固定所述卡箍(122)。
10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤三之后，还包括在所述矩形槽(110)的开口上安装所述盒盖(140)。
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