一种差分结构的磁电复合磁敏感器件制造技术

本发明专利技术公开了一种差分结构的磁电复合磁敏感器件，测量器件、补偿器件、磁屏蔽层安装在器件支架内；测量器件位于待测磁体上方，且测量器件的长度方向与待测磁体的磁场方向平行，用于测量待测磁体的磁场大小；补偿器件与测量器件正交放置，且测量器件的底部设置所述磁屏蔽层，用于屏蔽待测磁体平行于补偿器件长度方向的磁场，以便采集空间背景磁场大小。优点：本发明专利技术设计了正交放置的测量器件和补偿器件，利用待测磁场的方向性和背景磁场的无方向性以及器件的各向异性，使补偿器件尽量不对待测量磁场敏感，而只对背景磁场敏感，从而利用测量器件和补偿器件输出的差值计算待测量磁场，自动补偿了背景磁场对测量和标定的影响。动补偿了背景磁场对测量和标定的影响。动补偿了背景磁场对测量和标定的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种差分结构的磁电复合磁敏感器件


[0001]本专利技术涉及一种差分结构的磁电复合磁敏感器件，属于磁传感器和电流检测


技术介绍

[0002]近年来，随着铁磁、铁电、铁弹等新型功能材料的不断发展，出现了以磁致伸缩材料和压电材料为基础的磁电复合材料，该种材料利用磁致伸缩效应和压电效应的耦合效应磁电效应来实现磁场的探测。基于磁电复合材料的磁电传感器因其独特的工作原理和结构组成有望满足诸多重要应用对高灵敏度、低功耗、小型化、大量程、低成本、室温工作、矢量型探测等综合性能的要求。如前所述，电流非接触测量的实质就是测量电流所产生的磁场，因此，这种新型的磁场传感器为电流检测提供了新思路。
[0003]然而在实际的使用过程中，特别是强电流、高电压的环境中，要测量微弱电流，会面临很大的现场背景磁场干扰，解决方法包括磁屏蔽、磁场标定和差分结构，磁屏蔽通过屏蔽背景磁场来实现准确测量，但为达到较好的屏蔽效果，磁屏蔽的体积和重量都较大，材料成本较高，且磁屏蔽并不能完全屏蔽所有背景磁场；现场磁场标定通过事先测量的背景磁场测量参数来消去背景磁场的影响，仅适合背景磁场变化较小的场合，在变电站等电流变化较大的场景内无法适用，差分结构通过传感器的差值消去背景磁场的影响，但一般的差分结构会造成灵敏度的显著下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种差分结构的磁电复合磁敏感器件。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种差分结构的磁电复合磁敏感器件，其特征在于，包括：测量器件、补偿器件、器件支架和磁屏蔽层；其中，测量器件、补偿器件、磁屏蔽层安装在器件支架内；所述测量器件位于待测磁体上方，且测量器件的长度方向与待测磁体的磁场方向平行，用于测量待测磁体的磁场大小；所述补偿器件与测量器件正交放置，且测量器件的底部设置所述磁屏蔽层，用于屏蔽待测磁体平行于补偿器件长度方向的磁场，以便采集空间背景磁场大小；将测量的待测磁体的磁场大小减去采集的空间背景磁场大小得到待测磁体最终的磁场大小。
[0006]进一步的，还包括：磁屏蔽层，所述磁屏蔽层安装在器件支架内，并位于补偿器件下方。
[0007]进一步的，所述测量器件包括：测量压电体，测量电极和测量磁致伸缩薄膜，其中，在测量压电体的两侧向外依次设有测量电极和测量磁致伸缩薄膜。
[0008]进一步的，所述测量电极与测量压电体、测量磁致伸缩薄膜与测量电极分别机械
连接。
[0009]进一步的，所述补偿器件包括：补偿压电体、补偿电极和补偿磁致伸缩薄膜，其中，在补偿压电体的两侧向外依次设有补偿电极和补偿磁致伸缩薄膜。
[0010]进一步的，所述补偿电极与补偿压电体、补偿磁致伸缩薄膜与补偿电极分别机械连接。
[0011]进一步的，所述测量压电体与补偿压电体的几何尺寸与材料相同，测量电极与补偿电极的几何尺寸与材料相同，测量磁致伸缩薄膜与补偿磁致伸缩薄膜的几何尺寸与材料相同。
[0012]进一步的，所述器件支架包括：测量器件安装槽和补偿器件安装槽，其中测量器件安装槽的深度比补偿器件安装槽的深度深。
[0013]进一步的，所述磁屏蔽层设在补偿器件安装槽的底部。
[0014]进一步的，所述测量器件、补偿器件、磁屏蔽层均与器件支架机械连接。
[0015]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术设计了正交放置的测量器件和补偿器件，利用待测磁场的方向性和背景磁场的无方向性以及器件的各向异性，使补偿器件尽量不对待测量磁场敏感，而只对背景磁场敏感，从而利用测量器件和补偿器件输出的差值计算待测量磁场，自动补偿了背景磁场对测量和标定的影响。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所述差分结构的磁电复合磁敏感器件的结构示意图；图2为本专利技术所述差分结构的磁电复合磁敏感器件的测量器件和补偿器件的结构示意图；图3为本专利技术所述差分结构的磁电复合磁敏感器件的补偿器件的结构示意图；图4为本专利技术所述差分结构的磁电复合磁敏感器件的器件支架的结构示意图；图中：1为测量敏感器件；11为测量器件压电体；12为测量器件电极；13为测量器件磁致伸缩薄膜；2为补偿器件；21为补偿器件压电体；22为补偿器件电极；23为补偿器件磁致伸缩薄膜；3为器件支架；31为测量器件安装槽；32为补偿器件安装槽；4为磁屏蔽层；5为待测磁体。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0018]如图1所示，本专利技术提供的一种差分结构的磁电复合磁敏感器件，包括：测量器件1、补偿器件2、器件支架3；其中测量器件1、补偿器件2、安装在器件支架3内，并与器件支架3机械连接，测量器件1、补偿器件2正交放置；测量器件1和补偿器件2可敏感的磁场方向在平行于测量器件1的长度方向和补偿器件2的长度方向时灵敏度均最高，在其他方向时灵敏度较低，使得测量器件1的长度方向与待测磁体5的磁场方向平行，能够最高灵敏度的测量待测磁体5的磁场大小，而正交放置的补偿器件2的长度方向与待测磁体5的磁场方向垂直，使得补偿器件2采集的磁场能尽量待测磁体5的磁场干扰，再加上在补偿器件2的下方设置屏
蔽层4，能够进一步排除待测磁体5的磁场干扰。
[0019]如图4所示，所述器件支架3包含测量器件安装槽31和补偿器件安装槽32，其中测量器件安装槽31的深度比补偿器件安装槽32的深度深；本专利技术通过不同的安装槽深度，使补偿器件比测量器件更远离待测量磁场，降低了补偿器件对待测量磁场的敏感，提高了差分结构的输出灵敏度，提高了本专利技术的实用性。
[0020]如图1和4所示，所述补偿器件安装槽32底部有磁屏蔽层4，补偿器件2在磁屏蔽层4的上方；本专利技术设计在补偿器件安装槽底部还设置了磁屏蔽层，进一步减少了补偿器件对待测量磁场的敏感，提高了本专利技术的实用性。
[0021]如图2所示，所述测量器件1包括测量压电体11，测量电极12、测量磁致伸缩薄膜13，其中测量电极12在测量压电体11的两侧，测量磁致伸缩薄膜13在测量电极12的两侧，测量电极12与测量压电体11、测量磁致伸缩薄膜13与测量电极12分别机械连接；本实施例中，测量压电体11 采用铌镁酸铅单晶，测量电极12采用钛
‑
铝复合薄膜，测量磁致伸缩薄膜13 采用metglas非晶合金；通过在测量压电体的两侧设置、测量磁致伸缩薄膜，使其在相同交变磁场下的机械形变提高了1倍，从而提高了器件的灵敏度。
[0022]如图3所示，补偿器件2包括补偿压电体21，补偿电极22、补偿磁致伸缩薄膜23，其中补偿电极22在补偿压电体21的两侧，补偿磁致伸缩薄膜23在补偿电极22的两侧，补偿电极22与补偿压电体21、补偿磁致伸缩薄膜23与补偿电极22分别机械连接；本实施例中，补偿压电体21采用铌镁酸铅单晶，补偿电极22 采用钛
‑
铝复合薄膜，补偿磁致伸缩薄膜23采用metglas非晶合金；通过在补偿压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分结构的磁电复合磁敏感器件，其特征在于，包括：测量器件（1）、补偿器件（2）、器件支架（3）和磁屏蔽层（4）；其中，测量器件（1）、补偿器件（2）、磁屏蔽层（4）安装在器件支架（3）内；所述测量器件（1）位于待测磁体上方，且测量器件（1）的长度方向与待测磁体的磁场方向平行，用于测量待测磁体的磁场大小；所述补偿器件（2）与测量器件（1）正交放置，且测量器件（1）的底部设置所述磁屏蔽层（4），用于屏蔽待测磁体平行于补偿器件（2）长度方向的磁场，以便采集空间背景磁场大小；将测量的待测磁体的磁场大小减去采集的空间背景磁场大小得到待测磁体最终的磁场大小。2.根据权利要求1所述的差分结构的磁电复合磁敏感器件，其特征在于，所述测量器件（1）包括：测量压电体（11），测量电极（12）和测量磁致伸缩薄膜（13），其中，在测量压电体（11）的两侧向外依次设有测量电极（12）和测量磁致伸缩薄膜（13）。3.根据权利要求2所述的差分结构的磁电复合磁敏感器件，其特征在于，所述测量电极（12）与测量压电体（11）、测量磁致伸缩薄膜（13）与测量电极（12）分别机械连接。4.根据权利要求2所述的差分结构的磁电复合磁敏感器件，其特征在于，所述补偿器件（2）包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：路永玲，王真，胡成博，杨景刚，孙蓉，贾骏，付慧，李双伟，刘子全，朱雪琼，陈挺，王如山，李勇，薛海，姚楠，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：