基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构制造技术

基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，包括骨架、中心磁芯组件和Helmholtz线圈，所述骨架由支撑立柱、托盘紧固件和底座组成，其中两根支撑立柱对称设置于底座的顶部，两根支撑立柱的中部均设有托盘紧固件；两根支撑立柱之间设置中心磁芯组件，该中心磁芯组件由磁芯托盘、磁芯和感应线圈组成，其中磁芯设于磁芯托盘内，磁芯托盘的外部环绕感应线圈，磁芯托盘固定在托盘紧固件上；所述中心磁芯组件的外部设有Helmholtz线圈；该基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构在仅使用一个磁芯的情况下，根据感应线圈和Helmholtz线圈数量的不同，可以实现对单轴方向至双轴方向的磁场强度进行测量；在使用两个磁芯的情况下，可以实现对三轴方向的磁场强度进行测量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通门传感器
，尤其是一种基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构。
技术介绍
磁通门是一种磁场测量传感器。由于它可以极敏感地感应地磁强度，早在上世纪30年代就被应用于航磁测量技术。磁通门的组成一般要求具有磁场反馈线圈，用以将磁场强度控制在磁芯的线性工作范围之内，传感器的结构直接影响其性能。在很多磁通门设计中，磁场反馈的功能都是直接使用感应线圈完成，这样可以省去一个专门的磁场反馈线圈。但是这种方法也限制了磁场测量的方向，使得一个磁芯只能测量一个方向的磁场。想要测量多个方向的磁场，就必须使用多个磁芯，比如磁通门三轴传感器等。考虑到磁芯的价格一般较高，磁通门的成本随着使用磁芯的数量增加而大幅增加。并且，随着磁芯数量的增加，磁通门的结构的复杂程度增加，维修性也不理想。此外，由于退磁场作用，磁芯各部分在单方向磁场中磁化并不均匀，因此当感应线圈集中测量磁芯中磁导率较大的部分时，可以具有更高的灵敏度。而当感应线圈与反馈线圈为同一个线圈时，为了使反馈磁场可以作用在磁芯整体，线圈需要包围磁芯，此时测得的磁导率为磁芯整体的磁导率的平均值，因此具有相对较低的灵敏度。Helmholtz线圈由两个半径和匝数完全相同的线圈同轴串接而成，当两个线圈的之间的距离满足一定条件时，在这两个线圈之间可以产生方向一致、大小均匀的磁场。Helmholtz线圈可以产生的磁场范围较大，从小于一奥斯特直至数百奥斯特的磁场均可以产生，可用于地磁场的抵消补偿，磁体特性检测等领域。使用多组Helmholtz线圈进行组合，可以产生一维，二维，三维空间的组合磁场，具有广泛的适用性。
技术实现思路
本技术旨在提供一种在仅使用一个磁芯的情况下，根据感应线圈和Helmholtz线圈数量的不同，可以实现对单轴方向至双轴方向的磁场强度进行测量；在使用两个磁芯的情况下，可以实现对三轴方向的磁场强度进行测量；且结构简单，具有较高的测量精度的基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，包括骨架、中心磁芯组件和Helmholtz线圈，所述骨架由支撑立柱、托盘紧固件和底座组成，其中两根支撑立柱对称设置于底座的顶部，两根支撑立柱的中部均设有托盘紧固件；两根支撑立柱之间设置中心磁芯组件，该中心磁芯组件由磁芯托盘、磁芯和感应线圈组成，其中磁芯外部设有磁场激励线圈，磁芯与磁场激励线圈构成的整体设于磁芯托盘内，磁芯托盘的外部环绕感应线圈，磁芯托盘固定在托盘紧固件上；所述中心磁芯组件的外部设有Helmholtz线圈。作为本技术的进一步方案：所述磁芯的数量为一个或两个，其中两个的磁芯相互正交放置。作为本技术的进一步方案：所述磁芯的形状可以是单棒型或双棒型或环型或管型，磁芯的材料为块状材料或带状材料或丝状材料。作为本技术的进一步方案：所述磁芯的材料为单晶软磁材料或多晶软磁材料或非晶软磁材料。作为本技术的进一步方案：所述磁场激励线圈包覆在磁芯上或环绕在磁芯上。作为本技术的进一步方案：所述感应线圈的数量为一个至三个。作为本技术的进一步方案：所述中心磁芯组件位于Helmholtz线圈所产生的均匀磁场区域内。作为本技术的进一步方案：所述Helmholtz线圈的数量为一组至三组。作为本技术的进一步方案：所述Helmholtz线圈的数量大于一组，任意两组Helmholtz线圈的直径是不同的。作为本技术的进一步方案：所述Helmholtz线圈由两个直径相同的、缠绕匝数相同的铜线圈组成，这两个铜线圈的间距与铜线圈的直径相同，Helmholtz线圈上设有螺丝孔。与现有技术相比，本技术的有益效果是：该基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构在仅使用一个磁芯的情况下，根据感应线圈和Helmholtz线圈数量的不同，可以实现对单轴方向至双轴方向的磁场强度进行测量；在使用两个磁芯的情况下，可以实现对三轴方向的磁场强度进行测量；且结构简单，具有较高的测量精度，灵敏度最高可以达到5pTrms/√Hz@1Hz。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的中心磁芯组件的结构示意图；图3为本技术的磁芯的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-3，本技术实施例中，基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，包括骨架、中心磁芯组件和Helmholtz线圈7，所述骨架由支撑立柱1、托盘紧固件2和底座3组成，其中两根支撑立柱1对称设置于底座3的顶部，两根支撑立柱1的中部均设有托盘紧固件2；两根支撑立柱1之间设置中心磁芯组件，该中心磁芯组件由磁芯托盘4、磁芯5和感应线圈6组成，其中磁芯5外部设有磁场激励线圈，磁芯5与磁场激励线圈构成的整体设于磁芯托盘4内，磁芯托盘4的外部环绕感应线圈6，磁芯托盘4固定在托盘紧固件2上；所述中心磁芯组件的外部设有Helmholtz线圈7，该Helmholtz线圈7由两个直径相同的、缠绕匝数相同的铜线圈组成，这两个铜线圈的间距与铜线圈的直径相同。进一步，单轴和两个轴方向的磁场可以由一个磁芯5测量，三个轴方向的磁场可以由两个正交放置的磁芯5测量。进一步，所述各个结构由内到外的顺序是：中心磁芯组件、感应线圈6、Helmholtz线圈7。进一步，所述磁芯5的形状可以是单棒型、双棒型、环型和管型等类型。进一步，所述磁芯5的类型可以是块状材料，带状材料，丝状材料，薄膜材料等。进一步，所述磁芯5的材料可以是单晶软磁材料、多晶软磁材料、非晶软磁材料等磁性材料。进一步，所述磁场激励线圈与磁芯5的位置关系可以有包覆、环绕等多种。进一步，所述感应线圈6可以是一个至三个，分别对应测量单轴至三轴方向的磁场分量进一步，所述磁芯5，磁场激励线圈，磁场感应线圈6组成的中心磁芯组件位于Helmholtz线圈7所产生的均匀磁场区域内。进一步，所述Helmholtz线圈7可以是一组至三组。进一步，所述Helmholtz线圈7如果不止一组，任意两组Helmholtz线圈7的直径是不同的。进一步，所述Helmholtz线圈7上设有便于安装固定的螺丝孔8。本技术根据使用的磁芯5、测量线圈和反馈线圈的数量和方向的不同，该传感器探头可以测量单轴方向至三轴方向的磁场分量。如图所示为本技术的一种代表性示例，图中感应线圈6数量为两个，Helmholtz线圈7的数量为两组，可以测量两个方向(即xy平面)的磁场分量，在本实施例中，磁场激励线圈缠绕在磁芯5的外环上并包覆磁环，缠绕了激励线圈的磁芯5被放置在磁芯托盘4中。两个感应线圈6环绕磁芯5，其中一个感应线圈6设于另一个感应线圈6的外侧，两个感应线圈6相互垂直，构成x轴、y轴两个测量轴，可以测量xy平面内的磁场。两个Helmholtz线圈7分别作为x方向反馈线圈与y方向反馈线圈，两组Helmholtz线圈7的直径不同，直径较大的一个Helmholtz线圈7设于直径较小的Helmholtz线圈7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，包括骨架、中心磁芯组件和Helmholtz线圈，其特征在于，所述骨架由支撑立柱、托盘紧固件和底座组成，其中两根支撑立柱对称设置于底座的顶部，两根支撑立柱的中部均设有托盘紧固件；两根支撑立柱之间设置中心磁芯组件，该中心磁芯组件由磁芯托盘、磁芯和感应线圈组成，其中磁芯外部设有磁场激励线圈，磁芯与磁场激励线圈构成的整体设于磁芯托盘内，磁芯托盘的外部环绕感应线圈，磁芯托盘固定在托盘紧固件上；所述中心磁芯组件的外部设有Helmholtz线圈。

【技术特征摘要】
2015.11.16 CN 20152093056071.基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，包括骨架、中心磁芯组件和Helmholtz线圈，其特征在于，所述骨架由支撑立柱、托盘紧固件和底座组成，其中两根支撑立柱对称设置于底座的顶部，两根支撑立柱的中部均设有托盘紧固件；两根支撑立柱之间设置中心磁芯组件，该中心磁芯组件由磁芯托盘、磁芯和感应线圈组成，其中磁芯外部设有磁场激励线圈，磁芯与磁场激励线圈构成的整体设于磁芯托盘内，磁芯托盘的外部环绕感应线圈，磁芯托盘固定在托盘紧固件上；所述中心磁芯组件的外部设有Helmholtz线圈。2.根据权利要求1所述的基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，其特征在于，所述磁芯的数量为一个或两个，其中两个的磁芯相互正交放置。3.根据权利要求1所述的基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构，其特征在于，所述磁芯的形状可以是单棒型或双棒型或环型或管型，磁芯的材料为块状材料或带状材料或丝状材料。4.根据权利要求1所述的基于霍姆赫兹线圈的磁通门探头结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：巢明，
申请(专利权)人：科电睿信北京科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11