Co基非晶丝弱磁场测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种新型Co基非晶丝弱磁场测量仪，该测量仪的设计主要包括双绕组合式测量探头、多谐振荡电路、整形和滤波电路、多级运算放大电路、STC12C5A60S2处理器电路和数码管显示电路。该磁场测量仪利用Co基非晶丝的巨磁阻抗效应，通过多谐振荡电路对非晶丝进行励磁，使其在特定方向磁场变化的敏感度急剧增加，从而影响振荡电路的波形频率；通过对变化波形进行整形、滤波、多级放大等处理，将信号送入STC12C5A60S2处理器电路；采用C语言编程，将对应的信号转化为准确的磁场测量值，最终通过动态数码管实现磁场大小的实时显示。

【技术实现步骤摘要】
Co基非晶丝弱磁场测量仪
本专利技术属于磁场测量仪器范畴，适用于微弱磁场的高精度准确测量领域。
技术介绍
随着测试技术的不断发展，弱磁场的高精度准确测量在诸多领域越来越重要。目前市场上销售的高斯计、特斯拉计等普通磁场测量仪都无法满足对于极弱磁场的精准测量。而且普通的磁场测量仪对于环境温湿度要求苛刻，不能适应一些极端条件的磁场测量。此外，传统测量仪的探头极易损坏且造价昂贵，无形中提高了仪器的成本。针对普通磁场测量仪的不足，研制一种成本低廉、受环境因素影响小，且可以对弱磁场进行高精度测量的弱磁场测量仪，是目前磁场测量领域一个亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有磁场测量仪的不足，本专利技术要解决的技术问题是，应用Co基非晶丝这种新型材料作为传感器的敏感元件，搭建了基于Co基非晶丝为磁芯的双绕组形式的的测量探头，提高其对弱磁场的精准测量能力。采用外围多谐振荡电路，完成对非晶丝的励磁，从而输出含有随外界磁场变化的多谐振荡信号。再将信号输入至自行设计搭建的滤波、整形、多级放大电路，将高频弱信号调整为便于读取的周期信号。本磁场测量仪采用高性能、低功耗STC12系列单片机为内核，用C语言编程完成对信号的读取、处理以及最终磁场大小的数码管显示。本专利技术解决所述技术问题的技术方案如下:设计新的磁芯双绕组合形式探头结合为非晶丝励磁的多谐振荡电路，信号处理的高通电路，信号的整形电路，高频弱信号的多级放大电路，以及单片机内核的驱动电路和数码管显示电路。所述的磁芯双绕组合形式线圈由LI，L2组成。所述的多谐振荡电路由(:1，02，1?1，1?2，以及三极管01，02所组成。所述的滤波整形电路有C3，C4，R3，R 4组成。多级运算放大电路由U2，U3，U4组成，配合R5-R11，对信号进行放大。所述的STC12系列低功耗单片机由Ul组成，所述的数码管显示电路由U5组成。多谐振荡电路由5号和O号两条线同滤波整形电路相连接，经过整形的信号由6号和8号两条线连接到多级运算放大电路。标准波形信号由14号线直接输入到STC12C5A60S2处理器中，经处理器处理后由Pl 口经总线与显示模块U5相连接。在上述方案中，所述的双绕组合式测量探头采用直径为0.035mm的漆包线缠绕而成，每只线圈200匝，将Co基非晶丝置入其中，采用双向差动结构避免了测量过程中环境温度和电流热效应对探头灵敏度的温度的影响。在上述方案中，所述的多谐振荡电路的工作模式有两部分组成，前一周期Ql导通，Q2截止，LI中的电流增加到达到最大，L2中的电流减为零。下一周期，Q2导通，Ql截止，变化与前一周期相反，周而复始在线圈中产生交变的电流，进而对非晶丝进行励磁。上述方案中所述的整形和滤波电路，旨在通过搭建合理的滤波整形电路，将多谐电路中交变的励磁信号，转变为标准方波，并且滤去直流分量，只保留交流分量，进而为波形的放大做准备。上述方案中所述的多级运算放大电路通过两级放大，将原本峰值为40mV左右的波形放大至峰值为4V。整形后的信号由6号线和8号线分别输入到第一级放大器的同向放大输入端，经一级放大以后的信号输入到第二级放大的同向和反向输入端，两次的反馈电阻的配比使增益倍数恰好符合要求。上述方案中所述的处理器部分由P3.4引脚读入处理完成的信号，采用C语言编程，实现信号周期的读取。C语言程序中含有标定子程序，该子程序中包含信号周期和磁场实际大小的关系函数。程序执行过程中，能够通过调用该子程序直接计算出实际磁场是的数值，以供显示。上述方案中所述的数码管显示电路由STC12C5A60S2处理器和两片74HC573锁存芯片控制，实现处理器内部运算结果的显示。由P2.6和P2.7分别提供74HC573的段选和位选信号，实施数码管的动态显示，有效降低系统功耗。本专利技术的有益之处在于:应用新型合金材料Co基非晶丝作为传感器的灵敏元件，实现对于弱磁场的高精度测量，比市售磁场测量仪器的测量精度提高一个数量级。且不易受测量环境的温湿度等客观条件的影响，使多种极端条件下的磁场测量成为现实。【附图说明】:下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做进一步详细说明。图1为Co基非晶丝弱磁场仪的电路原理图图中标号:I双绕组合式测量探头2多谐振荡电路3多级放大电路4 STC12C5A60S2 处理器电路5数码管显示电路【具体实施方式】本专利技术是一种测量弱磁场的精密仪器。图1是本专利技术的电路原理图，该电路由双绕组合式测量探头、多谐振荡电路、多级放大电路、STC12C5A60S2处理器电路和数码管显示电路构成。该磁场测量仪工作时，电路中的双绕探头由外部交变电流产生励磁，多级放大电路分别接正负5V双电源，STC12C5A60S2处理器电路由外部总电源供电，数码管显示电路和74HC573锁存器由外部电源供电。双绕式探头产生的交变电流，经多谐电路和滤波整形电路的处理后，输入到多级放大电路中进行放大，放大产生的标准波形输入STC12C5A60S2处理器电路，经处理器处理后，将结果送入数码管显示电路显示。当外部的磁场发生变化时，探头中Co基非晶丝的巨磁阻抗效应使线圈内的交流阻抗发生明显变化，进而影响多谐振荡电路中的信号频率，变化的信号经过放大将被送入处理器电路中。处理器根据不同的频率输出，转换成对应的磁场测量值，从而实现对磁场的测量。本专利技术设计的弱磁场测量仪采用新型非晶合金材料为敏感元件，仪器对弱磁场的测量精度比市售的一般高斯计高出300%，可在多种苛刻的环境下准确的测量弱磁场的大小、且重量轻、体积小，可广泛运用于纺织、军工和科研教学等领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Co基非晶丝弱磁场测量仪，其特征是：该测量仪包括双绕组合式测量探头(1)、多谐振荡电路(2)、多级放大电路(3)、STC12C5A60S2处理器电路(4)和数码管显示电路(5)。

【技术特征摘要】
1.一种Co基非晶丝弱磁场测量仪，其特征是:该测量仪包括双绕组合式测量探头(I)、多谐振荡电路(2)、多级放大电路(3)、STC12C5A60S2处理器电路(4)和数码管显示电路(5)。2.根据权利要求1所述的双绕组合式测量探头，其特征是:用直径为0.035mm的漆包线缠绕而成，每只线圈200匝，将Co基非晶丝置入其中，采用双向差动结构避免了在测量过程中环境温度和电流热效应对探头灵敏度的温度的影响。3.根据权利要求1所述的多谐振荡电路，其特征是:工作方式由两部分组成，前一周期Ql导通，Q2截止，LI中的电流增加到达到最大，L2中的电流减为零；下一周期，Q2导通，Ql截止，变化与前一周期相反，周而复始在线圈中产生交变的电流；此时由于Co基非晶丝的巨磁阻抗(GMI)效应，非...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵思奇，孙亚娟，李庚雷，高贵，张淑玲，孙剑飞，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12