CN105676151B - 一种负反馈式磁场传感器 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种负反馈式磁场传感器，其包括大量程传感器、高精度传感器、负反馈线圈、控制模块和电流驱动模块。测量时，电流驱动模块(5)受控制模块(4)控制向负反馈线圈(3)提供电流，对高精度传感器(2)产生负反馈磁场，在各种需要测量大量程磁场且要求达到较高测量精度的磁场测量场合中，大量程传感器(1)测量被测磁场的高位数值，高精度传感器(2)测量被测磁场的低位数值，控制模块(4)将大量程传感器(1)和高精度传感器(2)的数据相加得到测量结果。

Description

一种负反馈式磁场传感器

技术领域

本发明属于磁性敏感器件领域，尤其涉及一种负反馈式磁场传感器。

背景技术

磁场传感器的量程和分辨率是传感器的两个很重要的指标。比较不同的磁场传感器可以发现存在这样的现象。量程大的传感器其分辨率相对较低，而分辨率较高的传感器的量程确相对较小。在一些相对比较特殊的应用场合下，比如既要求工作在较大的磁场范围又要求极高的分辨率的场合下一般的传感器就会显得力不从心。

本发明采用线圈负反馈的方式构成了一种磁性传感器器件，使其既有较大的量程又可以达到极高的分辨率。

发明内容

本发明提出了一种负反馈式磁场传感器，包括：大量程传感器；高精度传感器，其紧密地设置在所述大量程传感器的一侧；负反馈线圈，其环绕地设置在所述高精度传感器的表面，其轴心与所述高精度传感器的轴心重合；控制模块，其分别与所述大量程传感器和所述高精度传感器连接，用于采集所述大量程传感器和所述高精度传感器的信号；电流驱动模块，其与所述控制模块通信，并与所述负反馈线圈连接，所述电流驱动模块受所述控制模块控制向所述负反馈线圈提供电流，对所述高精度传感器产生负反馈磁场；在各种需要测量大量程磁场且要求达到较高测量精度的磁场测量场合中，所述大量程传感器测量被测磁场的高位，所述高精度传感器测量被测磁场的低位，所述控制模块将所述大量程传感器和所述高精度传感器的数据相加得到测量结果。

本发明提出的所述负反馈式磁场传感器中，所述大量程传感器和所述高精度传感器的敏感方向相互平行。

本发明提出的所述负反馈式磁场传感器中，所述大量程传感器与所述高精度传感器的测量方向为单轴或多轴。多轴为单轴的组合结构和测量过程相同，每个单轴的大量程传感器与高精度传感器的敏感方向和多轴的坐标轴方向平行。

本发明的有益效果在于：本发明利用两种不同量程和分辨率的磁场传感器并兼利用线圈反馈的方式来协调工作，从而组成一种在较大的工作量程时仍然保持较高的分辨率的磁性探测器件。其工作方式为通过大量程器件、控制模块、负反馈线圈对小量程、高分辨率传感器形成负反馈磁场，使高分辨率器件始终工作在其量程范围中而不饱和，从而达到在实际测量较大量程磁场时仍然保持较高的分辨率。

附图说明

图1为本发明负反馈式磁场传感器的结构示意图。

图2为多轴测量结构示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

在有些特定的应用场合既需要测量较大的磁场同时又要测量的数据拥有较高的精度。一个典型的例子是漏磁无损探伤。因为需要给钢板励磁所以测量磁场的基准值会较大，但是为了测量到微小的缺陷信号又需要测量信号有较高的分辨率。

具体的实施方式如下所述。大量程传感器1(如霍尔、线圈等)和高精度传感器2(如阻抗效应器件、磁通门等)的敏感方向平行并紧贴排列如图1所示。大量程传感器1的量程是1000Oe，分辨率是1Oe。高精度传感器2的量程是10Oe，分辨率是0.001Oe。而被测的磁场为900.256Oe。

在测量磁场时，首先大量程传感器1的信号被传输到控制模块4。控制模块4控制电流驱动模块5通过负反馈线圈3在高精度传感器2的轴心及周围产生一个反向磁场，该反向磁场为负反馈磁场，磁场强度以整数为佳，例如，本实施例中反向磁场的强度为900Oe。这样高精度传感器2不会处于饱和状态，通过高精度传感器2就可以测量到磁场信号0.256Oe。高精度传感器2的测量信号被传输到控制模块4中，在控制模块4中将由大量程传感器1测得的数据900Oe和由高精度传感器2测得的数据0.256Oe相加，最终输出的信号是900.256Oe。通过这样的过程就可以在测量较大磁场的同时保持较高的测量精度。

如上所述是单轴磁场传感器的实施例。如果是多轴(一般为两轴或三轴)磁场传感器，以图2中的三轴磁场为例，按照上述的过程相应布置，将每个用于测量单轴磁场的大量程传感器1及高精度传感器2安置在相应磁场敏感方向平行的位置，同时在高精度传感器2的各个敏感方向布置反馈线圈。再按照上述的过程测量就可以得到大量程的高分辨率测量结果。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (3)

1.一种负反馈式磁场传感器，其特征在于，包括：

大量程传感器(1)；

高精度传感器(2)，其紧密地设置在所述大量程传感器(1)的一侧；

负反馈线圈(3)，其环绕地设置在所述高精度传感器(2)的表面，其轴心与所述高精度传感器(2)的轴心重合；

控制模块(4)，其分别与所述大量程传感器(1)和所述高精度传感器(2)连接，用于采集所述大量程传感器(1)和所述高精度传感器(2)的信号；

电流驱动模块(5)，其与所述控制模块(4)通信，并与所述负反馈线圈(3)连接，所述电流驱动模块(5)受所述控制模块(4)控制向所述负反馈线圈(3)提供电流，对所述高精度传感器(2)产生负反馈磁场；

测量时，所述大量程传感器(1)用于测量被测磁场的高位数值，所述高精度传感器(2)测量被测磁场的低位数值，所述控制模块(4)将所述大量程传感器(1)和所述高精度传感器(2)的数据相加得到测量结果。

2.如权利要求1所述的负反馈式磁场传感器，其特征在于，所述大量程传感器(1)和所述高精度传感器(2)的敏感方向相互平行。

3.如权利要求1所述的负反馈式磁场传感器，其特征在于，所述负反馈线圈(3)产生的负反馈磁场强度为所述大量程传感器(1)的测量范围。