CN201207080Y - 磁场强度指示器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁场强度指示器件，它包括一个磁场强度感应单元，一个根据磁场强度感应单元的输出来指示磁场强度的指示单元，及一个与感应单元和指示单元组成闭合电路的电源。感应单元可以通过感应磁场中的磁力而产生弹片的运动，或是磁电阻的阻值变化。本实用新型的磁场强度指示器件结构紧凑，尤其适用于强磁场或静磁场，且不易受磁场方向的影响，强度阈值指示准确，并可实现分级磁场强度的分级指示。

Description

磁场强度指示器件

技术领域

本实用新型涉及一种磁场强度指示器件，它可以指示环境中磁场强度的大小，从而向用户发出提示信号，提醒用户注意。

背景技术

根据科学的测量，地球磁场的强度大约只500-600毫高斯，在这种情况下人们可以安全地使用各种设备，同时也不会担心自身的健康受到地球磁场的影响。而100多年来，人类发明了大量依赖磁现象的产品，并且为了达到更好的技术效果，磁场强度越来越高，例如，磁共振成像仪的磁场强度达到15000高斯或更高。人们开始关注使用这些设备时可能引起设备、环境及人身安全的问题。

从上个世纪90年代开始，出现了各种关于电磁兼容性规定，要求设备或系统既能在电磁环境中正常工作，又具有不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。在世界许多国家，有关电磁兼容性的标准是国家的强制性标准，对经过电磁兼容性认证的产品发给认证证书，并要在产品、产品铭牌、包装物、产品使用说明书、出厂合格证上标示电磁兼容性认证标志。

目前对由磁铁或电流等产生的磁场采用的方法是，对可以在磁场环境中使用的部件，在其上贴磁场可兼容使用的标签；对不可以在磁场环境中使用的部件，在其中贴磁场禁用标签；或在磁共振扫描室门上贴相关标识。

标志虽可以起到提示和警示作用，但是有时会被人们忽略，特别在紧急情况下，更容易发生失误。例如：在进行磁共振检查时，如果发生磁体失超或抢救病人等紧急情况，可能会不慎将带有磁性的其他检查设备或抢救工具等带入强磁场环境中，这将造成更大的危险或意外伤害。

美国专利US 6145467 A中提供了一种可以用明显的色彩信号提醒使用者磁场强度大小的装置。如图1和2所示的磁场强度指示器安装在磁共振系统中，它包括一个带有红色和绿色标识的指示盘92，指示盘92的中部设有一根磁棒91。在正常情况下，指示盘92在一个配重93的作用，使磁棒91处于水平位置，这时指示盘92中的绿色部分921从一个扇形窗口94中露出(参见图2a)，使用者便知设备处于正常的磁场范围内，可以进行正常工作。

当环境磁场变化时，磁力作用在磁棒91上。当磁力达到一个阈值后，磁棒91会带动指示盘92转动，这时，扇形窗口94中的绿色部分921会逐渐减少，而慢慢露出指示盘92上其余的红色部分(图2b)，提醒使用者注意磁场的变化，以便采取正确措施，防止对磁共振系统产生不良影响。

环境磁场恢复正常以后，指示盘92又在配重93的作用下，回到正常的位置，使指示盘92中的绿色部分921再次从扇形窗口94中显现出来。

但是这种装置结构体积较大，不便移动。另外，磁棒91受到磁力后，要带动指示盘92转动才能显示出磁场的大小，而指示盘92的机械转动部分则会受到该装置的安装、维护状况的影响，因此无法精确控制使指示盘92开始转动的磁场强度；另外，如果磁场中磁力线的方向与磁棒91的方向相同，那么磁力无法驱使磁棒91带动指示盘92转动，造成指示盘92的显示错误。同时，由于磁棒是固定设置在指示盘92中的，不易更换，它只能具有一个固定的磁场强度阈值。

发明内容

为此本实用新型旨在提供一种磁场强度指示器件，其结构紧凑，可以单独使用或是设置在工作部件中使用，尤其适用于强磁场或静磁场，并且磁场强度阈值指示准确。

本实用新型的再一个目的是提供一种磁场强度指示器件，其磁场强度的指示的准确性不受磁场方向的影响。

本实用新型的另一个目的是提供一种磁场强度指示器件，它便于使用者根据不同的需要调整磁场强度阈值。

为实现上述发明任务，本实用新型提供了一种磁场强度指示器件，它包括磁场强度感应单元和指示单元，还包括与感应单元和指示单元形成回路的电源，磁场强度感应单元控制电源与指示单元的接通或者断开，磁场强度感应单元包括至少一组导电的弹片，弹片包括动弹片和至少一对对称间隔设置在其两侧的抗磁的静弹片，各动、静弹片的一端为固定端并相互绝缘，动弹片的固定端与电源和指示单元之一者电性相连，静弹片的固定端与电源和指示单元之另一者电性相连，动弹片的另一端为自由端，并至少在自由端具有铁磁性的部分，铁磁性的部分在预定强度的磁场作用下与所述任一静弹片接触，从而接通所述指示单元与电源的回路。

在本实用新型的再一个实施例中，其中的弹片为两组，它们相互垂直设置。

在本实用新型的另一个实施例中，其中的弹片为三组，它们彼此垂直设置。

在本实用新型的另一个实施例中，弹片的位置可调，即静弹片与动弹片之间的间隔可调，或静弹片与动弹片沿其延伸方向上的位置可调。

为实现上述各项发明任务，本实用新型还提供了这样一种磁场强度指示器件，它包括磁场强度感应单元和指示单元，还包括与感应单元和指示单元形成回路的电源，磁场强度感应单元控制电源与指示单元的接通或者断开，磁场强度感应单元包括电压比较单元，其两输入端在电源的作用下分别施加比较电压和门限电压，输出端与指示单元相连，施加比较电压的输入端与磁电阻相连，磁电阻的阻值随磁场强度变化而变化从而调整所述比较电压的大小，电压比较单元的输出端根据比较电压和门限电压的比较结果输出电压以接通或者断开指示单元与电源的回路。

在本实用新型的还一个实施例中，电压比较单元的施加门限电压的输入端通过至少一个用于调整门限电压的可调电阻与电源相连。

在本实用新型的又一个实施例中，指示单元为光信号指示单元。

在本实用新型的又一个实施例中，指示单元为声信号指示单元。

本实用新型的磁场强度指示器体积小、结构紧凑，避免了现有的高斯计/特斯拉计价格昂贵体积庞大的缺点。它既可以单独使用，也可以根据封装设置在一个部件中，提示磁场环境是否安全，而且不论在任何方向，感应元件都可以感应到磁场的大小。

由于在本实用新型的磁场强度指示器件中，感应元件是根据磁场强度的大小来输出信号的，与是否存在交变的电场无关，所以它特别适用于指示磁体周围磁场强度，如磁共振系统中所用的磁体或磁块的生产环境中。

本实用新型采用电路连接，从而避免了机械驱动可能产生的误差，使用简易，响应迅，且驱动这些单元所需的能量很小，本身也不会产生电磁干扰现象。另外在电路设计中很容易实现感应元件的不同磁场阈值设计，从而实现指示单元的分级指示，更加人性化，提高安全等级。

由于本实用新型采用了光信号或声信号等信号单元，警示效果直观醒目，即使在紧急情况下，也会引起人们的注意，从而可避免危险的发生。

附图说明

图1为一种现有的磁场强度指示器的结构示意图。

图2a和2b分别为图1的磁场强度指示器的指示盘中的绿色部分和红色部分从一个扇形窗口中露出的示意图。

图3为本实用新型的磁场强度指示器的电路示意图。

图4a和4b为在本实用新型一个实施例中感应单元的一种结构的示意图。其中：图4a所示为环境磁场处于正常状态时一组弹片的状态，图4b所示为环境磁场加大时一组弹片的状态。

图5所示为在本实用新型的一个实施例中，感应单元中包括二组弹片时的磁场强度指示器的结构示意图。

图6为本实用新型另一磁场强度指示器实施例的电路示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。在本文的说明中，“一个”仅仅是为了描述的方便，但并不以此为限，根据需要，也可以是“多于一个”。

图3表示了本实用新型的磁场强度指示器件的电路，它是由一个感应单元1、一个指示单元2和一个电源V组成的闭合电路。感应单元1可以感应到周围磁场强度的变化，当磁场强度变化达到一感应单元1设定的磁场阈值后，感应单元1与指示单元2接通，指示单元2产生指示磁场变化的信号。指示单元2可以采用如光电二极管等器件产生光信号，也可以用如蜂鸣器等器件产生声信号。

图4a和图4b为本实用新型一个实施例中感应单元11的一种结构的示意图。如图所示，感应单元11包括一个基片111，一组弹片112和一对引线113。基片111由非导电材料制成，而弹片由导电材料制成。该组弹片112中各弹片的一端设置在基片111上，而另一端为自由端。弹片112包括一个动弹片1121和一对静弹片1123，动弹片1121与该对引线113中的一极连接，静弹片1123与该对引线中的另一极相连接，静弹片1123对称间隔设置在动弹片1121的两侧，在本实用新型的一个实施例中，一组弹片是彼此平行设置的。

静弹片1123由铜等抗磁性材料制成，而动弹片1121则至少要在其自由端具有一个由如铁等铁磁性材料制成部分1122。在本实用新型的一个实施例中，动弹片1121仅在其自由端处具有一个铁片1122，而动弹片1121的其它部分可采用与静弹片相同的材质。当然，动弹片1121也可以由一种材质的铁磁性材料制成，如动弹片1121为铁片。

如图2a所示，在正常情况下，动弹片1121和静弹片1123彼此分开。如图2b所示，当感应单元11所处的磁场强度发生变化时，由于动弹片1121自由端处由铁磁性材料制成，所以磁场的垂直分量会驱动动弹片1121的自由端向上或向下运动。如果磁力达到一定程度，动弹片1121的自由端将与静弹片1123接触，使如图1所示的电路接通，指示单元2中的便可产生提醒使用者的指示信号。

在弹片组112中，动弹片1121成对设置，这样感应单元11可以感应两个呈相反方向的磁场。即：如果磁力推动动弹片1121向上弯曲，动弹片1121可以与其上方的静弹片1123接触；而当磁场方向相反时，磁力推动动弹片1121向下弯曲，动弹片1121则可以与其下方的静弹片1123接触。

当然在感应单元11的设计中，不一定非要动弹片1121直接与静弹片1123接触时才能接通电路，感应单元11也可以通过动、静弹片间电容的改变，实现与指示单元2的连接和断开。

本实用新型的磁场强度指示器件也可以安装在一个运动的物体上，考虑到此时物体周围磁场方向的不确定性，在本实用新型如图5所示的一个实施例中，感应单元11可以设置两组相互垂直的弹片112。这样既使磁力与其中一组弹片同向，它可以驱动另一组与之垂直的弹片中的动弹片1121弯曲，感应单元11仍可以根据感应到的磁场强度变化，接通电路，使指示单元2中的LED灯发光。当然，如果考虑到磁场存在着三个方向的分量，还可以设置三组彼此垂直的弹片(图中未示)。

在使用弹片组112的感应单元11中，每组弹片中静弹片对的数量和位置可以根据磁场强度指示器件设置的磁场阈值的不同而改变。例如，静弹片1123的自由端与动弹片1121的自由端之间的距离越大，感应的磁场阈值就越大。在本实用新型的中，弹片112在基片上的位置，可以是固定的，也能是可调的。例如，在沿弹片的延伸方向上移动动弹片1121或静弹片对1123，即可以改变感应磁场的阈值，实现磁场强度的分级指示。

为了能更好适应磁场方向的变化，在本实用新型的又一个实施例中，磁场强度指示器件中还可以采用带有磁电阻的感应单元12。磁电阻的阻值与磁场方向无关，而只与磁场强度有关，因此在感应单元中使用磁电阻，此种设计特别适用于设置在运动物体上的磁场强度指示器件。

图6所示为带有感应单元12的磁场强度指示器件的一个模拟电路示意图。如图所示，在该实施例中，磁场强度指示器件包括一个磁场强度感应单元12，一个指示单元2和一个电源V。感应单元12中带有一个磁电阻R_M，磁电阻R_M连接在电桥电路一个桥臂上。随着磁场强度的增加，磁电阻R_M阻值增大。比较器C对门限电压V_ref和随磁电阻R_M变化后的电压V_in进行比较，当电压V_in增加到一定值后，比较器C的输出V_o将产生一个跳变，并接通指示单元2，指示单元2便可根据该电压值指示磁场的强弱。

在本实用新型带有感应元件12的磁场强度指示器件中，通过选择电阻R₁、R₂和R₃之间的阻值大小的关系，可以改变门限电压值V_ref，从而设定不同磁场阈值。在本实用新型的另一个实施例中，也可以将电阻R₁、R₂和R₃中的至少一个设为可调电阻，则可以实现磁场阈值的分级设定。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种磁场强度指示器件，包括磁场强度感应单元(11)和指示单元(2)，其特征在于：

还包括与所述感应单元(11)和指示单元(2)形成回路的电源(V)，所述磁场强度感应单元(11)控制所述电源(V)与所述指示单元(2)的接通或者断开，其中，

所述磁场强度感应单元(11)包括至少一组导电的弹片(112)，所述弹片(112)包括动弹片(1121)和至少一对对称间隔设置在其两侧的抗磁的静弹片(1123)，各动、静弹片(1121、1123)的一端为固定端并相互绝缘，所述动弹片(1121)的固定端与所述电源(V)和指示单元(2)之一者电性相连，所述静弹片(1123)的固定端与所述电源(V)和指示单元(2)之另一者电性相连，所述动弹片(1121)的另一端为自由端，并至少在所述自由端具有铁磁性的部分(1122)，所述铁磁性的部分(1122)在预定强度的磁场作用下与所述任一静弹片(1123)接触，从而接通所述指示单元(2)与电源(V)的回路。

2、一种如权利要求1所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述磁场强度感应单元(11)包括两组所述弹片(112)，所述两组弹片(112)相互垂直。

3、一种如权利要求1所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述磁场强度感应单元(11)包括三组所述弹片(112)，所述三组弹片(112)两两垂直。

4、一种如权利要求1、2或3所述的磁场强度指示器件，其特征是，还包括绝缘基片(111)，所述动、静弹片(1121、1123)的固定端设置在所述基片(111)上并相互绝缘。

5、一种如权利要求4所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述静弹片(1123)与所述动弹片(1121)在所述基片(111)上的位置可调。

6、一种如权利要求5所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述位置可调包括：所述静弹片(1123)与所述动弹片(1121)之间的间隔可调，和/或所述静弹片(1123)与所述动弹片(1121)沿其延伸方向上的位置可调。

7、一种如权利要求1所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述的指示单元(2)为光信号指示单元。

8、一种如权利要求1所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述的指示单元(2)为声信号指示单元。

9、一种磁场强度指示器件，包括磁场强度感应单元(12)和指示单元(2)，其特征在于：

还包括与所述感应单元(12)和指示单元(2)形成回路的电源(V)，所述磁场强度感应单元(11)控制所述电源(V)与所述指示单元(2)的接通或者断开，其中，

所述的磁场强度感应单元(12)包括电压比较单元(C)，其两输入端在所述电源(V)的作用下分别施加比较电压和门限电压，输出端与所述指示单元(2)相连，所述施加比较电压的输入端与磁电阻(R_M)相连，所述磁电阻(R_M)的阻值随磁场强度变化而变化从而调整所述比较电压的大小，电压比较单元(C)的输出端根据比较电压和门限电压的比较结果输出电压以接通或者断开所述指示单元(2)与电源(V)的回路。

10、一种如权利要求9所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述电压比较单元(C)的施加门限电压的输入端通过至少一个用于调整门限电压的可调电阻与所述电源(V)相连。

11、一种如权利要求9所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述的指示单元(2)为光信号指示单元。

12、一种如权利要求9所述的磁场强度指示器件，其特征是，所述的指示单元(2)为声信号指示单元。

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