一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱制造技术

本发明专利技术公开了一种霍尔‑线圈复合式三维磁特性测量传感箱，包括六个霍尔‑线圈复合传感器和一个骨架；六个霍尔‑线圈复合传感器分别放置于骨架的六个面；每个霍尔‑线圈复合传感器均包括一个霍尔元件、一个霍尔元件电路板、一个B线圈、一个B线圈电路板和若干个垫板。本传感箱中的霍尔‑线圈复合传感器采用霍尔元件测量磁场强度H，B线圈测量磁感应强度B。霍尔元件精度高、线性好、频带宽、响应快；同时霍尔元件的使用减弱了由于挤压而造成H线圈安匝数不准对最终实验结果的影响。霍尔元件采用贴片式双轴型霍尔元件，可以测量垂直的双方向磁场，解决了目前不能测量同一点的双方向磁场强度的问题。

A hall coil composite three-dimensional magnetic characteristics measurement sensor box

【技术实现步骤摘要】
一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱
本专利技术涉及三维磁特性测量领域，具体是一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱。
技术介绍
三维磁特性测量系统主要包括激磁系统、传感系统和数据处理系统。激磁结构是磁特性测量装置，通过柔性激磁线圈在待测样品中心产生一个三维磁场，可以将这个磁场控制成球形、椭球形以及其他不规则形状；传感系统是通过紧贴在样品表面的自制B-H传感器进行电压信号采集；数据处理系统由数据采集卡和用LabVIEW软件编写的DAQ数据采集程序组成，该系统将采集的电压信号经过一系列计算生成磁滞回线，进而得到样品的矫顽力、剩磁以及三维磁损耗。目前较为通用的B-H传感器是由信号线绕制而成的传感线圈，B为圆形线圈，H为矩形线圈，将B线圈镶嵌在PCB板中心位置，H线圈则是套在PCB板上，位置也在板子的中心。在做B-H传感器定位时，是将做好的B-H传感器通过十字定位的方式粘在样品中心位置，进而测得待测样品的磁性指标。传统的B-H传感器原理是应用电磁感应现象，在测量之前需要通过螺线管校正线圈的安匝数(NS)，由于三维测量装置是通过极头将样品紧固在中心区域，所以H线圈的安匝数会在安装时发生变化，导致最终测量结果不准确；另外，由于B线圈是包在H线圈内部的，所以不能保证B线圈紧贴样品表面，会造成最终的测量结果不准确；最后，之前的B-H传感器在定位时，应用的是十字定位法，在样品上画一个十字，将B-H传感器与所画十字对齐，再将传感器粘在样品表面，这将会引入很大的人为误差，最终导致了测量结果的不准确。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于该传感箱包括六个霍尔-线圈复合传感器和一个骨架；六个霍尔-线圈复合传感器分别放置于骨架的六个面；每个霍尔-线圈复合传感器均包括一个霍尔元件、一个霍尔元件电路板、一个B线圈、一个B线圈电路板和若干个垫板；所述霍尔元件固定在霍尔元件电路板的一侧面；所述霍尔元件电路板的双方向信号线焊盘通过信号线与外部的数据采集卡连接；所述霍尔元件电路板的电源线焊盘通过电源线与外界直流电源相连；所述B线圈固定于B线圈电路板的圆形通孔中；B线圈的两个输出端双绞后通固定在B线圈电路板的B线圈焊盘上，再通过信号线连接到外部的数据采集卡上；霍尔元件电路板的具有霍尔元件的一面与垫板的一面连接，垫板的另一面与B线圈电路板的具有B线圈焊盘的一面连接，形成霍尔-线圈复合传感器，使得霍尔元件、所有的信号线和电源线均位于霍尔-线圈复合传感器的内侧；B线圈嵌套于霍尔元件外侧，两者互不接触，同时B线圈与霍尔元件平齐，测量时B线圈和霍尔元件均与样品贴合且正对样品的中心。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本传感箱中的霍尔-线圈复合传感器采用霍尔元件测量磁场强度H，B线圈测量磁感应强度B。霍尔元件精度高、线性好、频带宽、响应快；同时霍尔元件的使用减弱了由于挤压而造成H线圈安匝数不准对最终实验结果的影响。(2)霍尔元件采用贴片式双轴型霍尔元件，可以测量垂直的双方向磁场，解决了目前不能测量同一点的双方向磁场强度的问题；同时，由于使用双轴霍尔元件，因此可以得到样品四个表面磁场强度H的平均值，使得测量数据更具有说服力。(3)本传感箱中，在霍尔元件电路板、B线圈电路板、垫板、支柱、上顶板和下底板都开有出线孔，便于传感箱内部的信号线和电源线的顺利引出，不会出现部件压线造成测量不准确的问题，解决了目前传感箱引线的困难，并且可以做到5V直流供电线路与传感线路分开，减弱电源信号对测量的影响。(4)本霍尔-线圈复合传感器可以保证B线圈和霍尔元件完全紧贴于样品表面，而且样品为块状样品，更加满足H1t＝H2t以及B1n＝B2n边界条件，使得测量数据更加准确。此外，B线圈和霍尔元件测量区域仍为样品表面的中心区域，使得测量数据更加准确。(5)本传感箱的支柱、上顶板和下底板上都开有控深卡槽，其尺寸刚好与霍尔-线圈复合传感器相同，使得传感器可以嵌入控深卡槽内部，解决了目前传感箱因为使用十字定位法而引入的人为误差的问题，并且组装完成后，传感箱完全封闭，提高了数据测量的准确性。附图说明图1为本专利技术一种实施例的传感箱的整体结构示意图；图2为本专利技术一种实施例的霍尔-线圈复合传感器示意图；图3为本专利技术一种实施例的霍尔元件电路板、霍尔元件和垫板的配合示意图；图4为本专利技术一种实施例的B线圈电路板和B线圈的配合示意图；图5为本专利技术一种实施例的骨架示意图；图6为本专利技术一种实施例的上顶板和下底板的结构示意图；图7为本专利技术一种实施例的支柱的结构示意图；图8为本专利技术一种实施例的传感箱、样品和极靴配合的整体示意图；图9为本专利技术一种实施例的传感箱、样品和极靴配合的爆炸示意图；图10为本专利技术一种实施例的去掉上顶板后的传感箱、样品和极靴的配合示意图；图11为本专利技术一种实施例的霍尔元件电路板的电路图；图12为本专利技术实施例1的各个方向的霍尔-线圈复合传感器的测量布置示意图；图13为本专利技术实施例1的某些方向的霍尔-线圈复合传感器与骨架的布置示意图；图14为本专利技术实施例1的某些方向的霍尔-线圈复合传感器与骨架的布置示意图。图中：1、霍尔-线圈复合传感器；2、骨架；3、上顶板；4、支柱；5、下底板；6、霍尔元件；7、霍尔元件电路板；8、B线圈；9、B线圈电路板；10、垫板；11、出线孔；12、B线圈焊盘；13、控深卡槽；14、正方向槽；15、样品；16、极靴；17、左侧霍尔-线圈复合传感器；18、右侧霍尔-线圈复合传感器；19、上侧霍尔-线圈复合传感器；20、下侧霍尔-线圈复合传感器；21、前侧霍尔-线圈复合传感器；22、后侧霍尔-线圈复合传感器。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱(简称传感箱，参见图1-11)，其特征在于该传感箱包括六个霍尔-线圈复合传感器1和一个骨架2；六个霍尔-线圈复合传感器1分别放置于骨架2的六个面；每个霍尔-线圈复合传感器1均包括一个霍尔元件6、一个霍尔元件电路板7、一个B线圈8、一个B线圈电路板9和若干个(优选2个)垫板10；所述霍尔元件6通过锡焊固定在霍尔元件电路板7一侧面的中心位置；所述霍尔元件电路板7的双方向信号线焊盘通过信号线与外部的NI数据采集卡连接；所述霍尔元件电路板7的5V电源线焊盘通过电源线与外界直流电源相连；所述B线圈8嵌入B线圈电路板9中心处的圆形通孔中并用绝缘胶固定；B线圈8的两个输出端双绞后通过锡焊固定在B线圈电路板9的B线圈焊盘12上，再通过信号线连接到外部的NI数据采集卡上；霍尔元件电路板7的具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于该传感箱包括六个霍尔-线圈复合传感器和一个骨架；六个霍尔-线圈复合传感器分别放置于骨架的六个面；/n每个霍尔-线圈复合传感器均包括一个霍尔元件、一个霍尔元件电路板、一个B线圈、一个B线圈电路板和若干个垫板；/n所述霍尔元件固定在霍尔元件电路板的一侧面；所述霍尔元件电路板的双方向信号线焊盘通过信号线与外部的数据采集卡连接；所述霍尔元件电路板的电源线焊盘通过电源线与外界直流电源相连；所述B线圈固定于B线圈电路板的圆形通孔中；B线圈的两个输出端双绞后通固定在B线圈电路板的B线圈焊盘上，再通过信号线连接到外部的数据采集卡上；/n霍尔元件电路板的具有霍尔元件的一面与垫板的一面连接，垫板的另一面与B线圈电路板的具有B线圈焊盘的一面连接，形成霍尔-线圈复合传感器，使得霍尔元件、所有的信号线和电源线均位于霍尔-线圈复合传感器的内侧；B线圈嵌套于霍尔元件外侧，两者互不接触，同时B线圈与霍尔元件平齐，测量时B线圈和霍尔元件均与样品贴合且正对样品的中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于该传感箱包括六个霍尔-线圈复合传感器和一个骨架；六个霍尔-线圈复合传感器分别放置于骨架的六个面；
每个霍尔-线圈复合传感器均包括一个霍尔元件、一个霍尔元件电路板、一个B线圈、一个B线圈电路板和若干个垫板；
所述霍尔元件固定在霍尔元件电路板的一侧面；所述霍尔元件电路板的双方向信号线焊盘通过信号线与外部的数据采集卡连接；所述霍尔元件电路板的电源线焊盘通过电源线与外界直流电源相连；所述B线圈固定于B线圈电路板的圆形通孔中；B线圈的两个输出端双绞后通固定在B线圈电路板的B线圈焊盘上，再通过信号线连接到外部的数据采集卡上；
霍尔元件电路板的具有霍尔元件的一面与垫板的一面连接，垫板的另一面与B线圈电路板的具有B线圈焊盘的一面连接，形成霍尔-线圈复合传感器，使得霍尔元件、所有的信号线和电源线均位于霍尔-线圈复合传感器的内侧；B线圈嵌套于霍尔元件外侧，两者互不接触，同时B线圈与霍尔元件平齐，测量时B线圈和霍尔元件均与样品贴合且正对样品的中心。


2.根据权利要求1所述的霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于霍尔元件固定在霍尔元件电路板一侧面的中心位置；所述B线圈嵌入B线圈电路板中心处的圆形通孔中并用绝缘胶固定。


3.根据权利要求1所述的霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于测量时霍尔-线圈复合传感器具有B线圈和霍尔元件的一面紧贴于样品，另一面紧贴于极靴，用于模拟在样品内部测量。


4.根据权利要求1所述的霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于所述霍尔元件为贴片式双轴型霍尔元件，型号为2SA-10芯片；所述B线圈为信号线绕制而成的圆形线圈。


5.根据权利要求1或4所述的霍尔-线圈复合式三维磁特性测量传感箱，其特征在于霍尔元件电路板的电路构成是2SA-10芯片的PD引脚和GND引脚连接霍尔元件电路板的GND；PC引脚、Vdd引脚和PV引脚连接5V直流电源VSUP的正极，直流电源VSUP的负极连接霍尔元件电路板的GND；在Vdd引脚和霍尔元件电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永建，崔一帆，岳帅超，孙鹤，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12