专利名称：基于磁阻效应和磁场叠加的微小磁场测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过磁阻效应和磁场叠加的方法来测量微小磁场的装置。
背景技术：
目前众多测量磁场的方法中，大都将磁信号转变成电信号进行处理，其中最主流的是利用霍尔器件来转变。虽然利用霍尔器件测量磁场的方法已比较成熟，但它具有一定的局限性，不适用于所有场合，霍尔器件也不可忽略存在着磁阻效应，随温度变化也较大， 受环境影响大，抗干扰能力不强。而利用磁阻效应虽然灵敏度较高，抗干扰能力强，但由于测量微小磁场时，磁阻器件的电阻变化量与磁感应强度成非线性关系，直接测量的话将导致测量结果处理复杂，误差较大。
发明内容为了克服霍尔器件测量磁场带来的局限性，同时也为了克服直接测量微小磁场误差较大的不足。我们采用磁阻效应的方案，并通过磁场叠加的方法，将磁场偏置到线性区进行测量，使结果处理简单，测量精度更高。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是利用磁阻器件构成测量的探头，具体是将两个分别附加了永磁铁的锑化铟薄膜磁敏电阻(InSb)反向接在一起，然后通过金属环氧封装构成，同时将这两个锑化铟薄膜磁敏电阻通过导线接入到惠斯通电桥的相邻桥臂。本实用新型利用锑化铟薄膜磁敏电阻的电阻值随着外加磁场变化而变化的特性将磁场信息转变成磁阻器件电阻的变化量，然后通过将锑化铟薄膜磁敏电阻接入成为惠斯通电桥的桥臂，又将电阻值的变化量转变成电压的变化量，从而通过电压的测量便可间接实现对磁场的测量。而一般的磁阻器件处于较弱磁场(B ^ O. 06T)中，其电阻相对变化量正比于外加磁场的平方；而在强磁场(B ^ O. 12T)中，电阻相对变化量与外加磁场呈线性关系。 通过一个永磁铁给磁阻器件锑化铟薄膜磁敏电阻附加一个约O. 13T的稳恒磁场，当再外加一个待测量的微小磁场时，两磁场叠加后大于O. 12T，磁阻的相对变化量将与总磁场呈线性关系，这样通过磁场叠加将待测的微小磁场偏置到与磁阻相对变化量呈线性关系的区域既简化了结果的处理，也提高了测量的精度。把电阻变化信号转变成为电压信号时，由于锑化铟电阻是磁敏电阻的同时也是热敏电阻，而且温度系数很大，所以温度的影响不容忽略。设计在惠斯通电桥的相邻桥臂上使用相同材料的锑化铟电阻(图I)，也即将探头中两个一样的锑化铟薄膜磁敏电阻通过导线接入到惠斯通电桥的相邻桥臂，并用金属环氧封装起来，与外界隔开，使它们的温度尽量接近，这样惠斯通电桥同一边的两个锑化铟电阻将随外界温度同时变化，因此不影响惠斯通电桥的电压输出结果，从而可消除温度的影响。同时将封装在一起已附加永恒磁场的磁敏电阻构成的探头置于待测磁场中，当外加的微小磁场与永磁铁的稳恒磁场方向相同时， 锑化铟电阻阻值增加；当外加的微小磁场与永磁铁的稳恒磁场方向相反时，锑化铟电阻阻值减少，由于本装置将这两个分别附加了永磁铁的锑化铟薄膜磁敏电阻反向接在一起(图2)，这样在磁场中它们一个电阻阻值增加，一个电阻阻值减少，经过惠斯通电桥输出的电压将增倍，提高了测量的灵敏度。本实用新型的有益效果是，灵敏度高，抗干扰能力强，测量方便，实验证明方案可行，且具有一定的创新性。

图I是本实用新型使用到的惠斯通电桥。图2是探头的内部结构。图中I.锑化铟薄膜磁敏电阻(InSb)，2.永磁铁北极，
3.永磁铁南极，4.永磁铁南极，5.永磁铁北极，6.铺化铟薄膜磁敏电阻(InSb)
具体实施方式
在图I中，RU R2是锑化铟薄膜磁敏电阻，其阻值都为R ；R3是可变电阻，R4是定值电阻。测量开始时，先将附加了永磁铁的锑化铟电阻构成的探头置于磁场外，通过调节可变电阻R3使电桥处于平衡状态，设平衡时R3和R4的电阻同为R0，然后将锑化铟电阻探头置于磁场中即可对磁场进行测量。当附加磁场和待测磁场处于同一直线，即为可测量状态，此时A、B间的电势差为[0011]
权利要求1.一种基于磁阻效应和磁场叠加的微小磁场测量装置，利用磁阻器件构成测量的探头，其特征是探头由两个分别附加了永磁铁的锑化铟薄膜磁敏电阻通过金属环氧封装构成。
2.根据权利要求I所述的基于磁阻效应和磁场叠加的微小磁场测量装置，其特征是: 探头中两个分别附加了永磁铁的锑化铟磁敏电阻反向接在一起。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的基于磁阻效应和磁场叠加的微小磁场测量装置，其特征是探头中两个锑化铟薄膜磁敏电阻通过导线接入到惠斯通电桥的相邻桥臂。
专利摘要一种基于磁阻效应和磁场叠加的微小磁场测量装置。它利用磁阻器件构成测量的探头，具体是将两个分别附加了永磁铁的锑化铟薄膜磁敏电阻(InSb)反向接在一起，然后通过金属环氧封装构成，同时将这两个锑化铟薄膜磁敏电阻通过导线接入到惠斯通电桥的相邻桥臂。该方案不仅通过磁场叠加将待测的微小磁场偏置到与磁阻相对变化量呈线性关系的区域，简化了结果的处理，也提高了测量的精度，而且在消除温度对磁敏电阻阻值影响的同时，也将输出的电压信号增倍，提高了灵敏度。
文档编号G01R33/09GK202351418SQ20112026787
公开日2012年7月25日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者李晓天, 翁锦深, 蒋一奇 申请人:翁锦深