磁像傳感器的製作方法

2023-06-12 03:31:46 2

專利名稱：磁像傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對磁場分布規律進行探測的磁像傳感器，磁場的探測與研究在國
防和科研領域得到了廣泛的應用，但對於一定區域內磁場的分布規律一磁像的採集與研 究卻未見報導，實際上，在許多研究領域，如能獲得準確的磁像信息，對於分析故障，查找缺 陷，排除幹擾，改進設計以及對某些材料性能的多學科研究具有重要意義。現提出一種由線
性靈爾元件SS495組成的二維矩陣磁像傳感器。該技術屬於測量領域。
背景技術：
現有測磁傳感器主要針對點磁場的測量(單靈爾元件探頭)和區域內平均磁場強 度(線圈法)的測量，對於一定區域內磁場的分布規律，特別是對於區域內複雜的交變動態 磁場，除了進行一定的理論分析以外，至今沒有一種實驗測量手段，本發明成功地實現了對 一定平面區域內複雜交變動態磁場——磁像進行實時數據採集，並能在計算機上重現磁場 動態演化圖，為通過磁像對電器、電子產品故障分析，幹擾排除和改進設計；對機械零件缺 陷查找，外形改進；對新材料某些物理性能的多學科研究，提供了一種新的研究手段，是該 領域前沿的研究成果。

發明內容
本發明的目的是實現一種二維矩陣磁像傳感器，實現對空間二維磁場分布狀態的 探測，為電器、電子產品開發設計、故障分析，幹擾檢測；對機械零件缺陷查找，改進設計； 為新材料某些物理性能的研究，提供一種新的研究手段。磁像傳感器結構原理圖如附圖1 所示，圖中(1)為列供電八選一多路開關，(2)為行供電八選一多路開關，(3)為輸出八選 一多路開關，(4)為零點校正與放大電路，(5)為64個SS495線性靈爾傳感器組成的8X8 磁像素矩陣。列供電八選一多路開關(1)共同端接正電源，8個雙向端作為輸出端，分別接 通8列傳感器的正電源端，3個選擇控制端由數位訊號控制，實現對8列傳感器分時提供正 電源供電；行供電八選一多路開關(2)共同端接負電源，8個雙向端作為輸入端，分別接通 8行傳感器的負電源端，3個選擇控制端由另一組數位訊號控制，實現對8行傳感器分時提 供負電源供電；64個磁像素的輸出端按45度方向，每8個並聯為一組，將8個輸出組接輸 出八選一多路開關(3)的8個雙向輸入端，多路開關(3)的共同端接零點校正與放大電路 (4)的同相輸入端，3個選擇控制端由另一組數位訊號控制。這種連接方法的特點是同時 接通正電源的磁像素為8個，同時接通負電源的磁像素也只有8個，同時接通正、負電源的 磁像素只有一個；將同時接通正、負電源的磁象素作為該時刻的工作磁象素，其餘為非工作 磁象素，將64個磁象素的輸出端按45度方向，每8個並聯為一組，依次分時接通一組輸出， 設置合適的控制信號，選擇同時接通正、負電源的磁像素作為輸出，則該組其餘7個磁像素 是正、負電源完全浮空的非工作磁像素。這種聯結方式將64個磁像素按正負電源和輸出 接成了三維矩陣方式，這種三維矩陣方式完全避免了非工作磁像素對工作磁像素的負載效 應，大大提高了工作磁像素的靈敏度。並只需一個放大器就能夠對64個磁像素的輸出信號
3進行分時放大，降低了硬體成本。單個磁像素三維連接原理如附圖2所示。傳感器各磁像 素之間的切換採用數字切換方式。傳感器的零點偏差採用動態校正技術。校正與放大由差 分電路實現，原理如附圖3所示，校正的方法是在傳感器非工作狀態對零點校正放大器的
輸出進行採樣，並將64個磁像素的採樣數據保存在64個校正單元中，當傳感器工作時，針 對接通的磁像素編號，同時從校正單元中讀出對應的校正數據，加到D/A轉換器的輸入端， D/A轉換器的輸出在零點校正放大器中與傳感器輸出信號相減，實現零點偏差信號的消除， 對於每個傳感器的零點偏差由D/A轉換器輸入對應的數據進行校正，解決了不同傳感器輸 出零點不同給校正帶來的困難，實現了64個磁像素輸出的零點動態校正。


圖1是磁像傳感器電原理圖。
圖2是磁像元件三維連接示意圖。
圖3是信號放大與零點校正原理圖。
在附圖中 1-列供電八選一多路開關2-行供電八選一多路開關3-輸出八選一多路開關 4_零點校正與放大電路5-8 X 8磁像素矩陣
實施例 現做成一個磁像傳感器，其結構如附圖1所示，圖中(1)為列供電八選一多路開 關，(2)為行供電八選一多路開關，(3)為輸出八選一多路開關，三個多路開關都選用DG408 八選一雙向多路開關。(4)為零點校正與放大電路，選用0P07低漂移線性放大器接成差分 電路。(5)為64個SS495A1線性靈爾傳感器組成的8X8磁像素矩陣，三個多路開關的選擇 控制端由計算機數據採集卡輸出的數位訊號控制，校正信號由數據採集卡的D/A轉換器輸 出。
權利要求
磁像傳感器由列供電八選一多路開關1，行供電八選一多路開關2，輸出八選一多路開關3，零點校正與放大電路4，64個SS495線性靃爾傳感器組成的8×8磁像素矩陣5構成。
2. 由權利要求1的磁像傳感器的特徵在於列供電八選一多路開關1共同端接正電源， 8個雙向端作為輸出端，分別接通8列傳感器的正電源端，實現對8列傳感器分時提供正電 源供電；行供電八選一多路開關2共同端接負電源，8個雙向端作為輸入端，分別接通8行 傳感器的負電源端，實現對8行傳感器分時提供負電源供電。
3. 由權利要求1的磁像傳感器的特徵在於8X8磁像素矩陣的輸出端按45度方向，每 8個並聯為一組，將8個輸出組接輸出八選一多路開關3的8個雙向輸入端，多路開關3的 共同端接零點校正與放大電路4的同相輸入端。
4. 由權利要求1的磁像傳感器的特徵在於將64個磁像素按正負電源和輸出接成了三 維矩陣方式，這種三維矩陣方式完全避免了非工作磁像素對工作磁像素的負載效應，大大 提高了工作磁像素的靈敏度。只需一個放大器就能夠對64個磁像素的輸出信號進行分時 放大。
5. 由權利要求l的磁像傳感器的特徵在於傳感器的零點偏差採用動態校正技術，校正 與放大由差分電路實現，在傳感器非工作狀態對零點校正放大器的輸出進行採樣，並將64 個磁像素的採樣數據保存在64個校正單元中，當傳感器工作時，針對接通的磁像素編號， 同時從校正單元中讀出對應的校正數據，加到D/A轉換器的輸入端，D/A轉換器的輸出在零 點校正放大器中與傳感器輸出信號相減，實現零點偏差信號的消除，對於每個傳感器的零 點偏差由D/A轉換器輸入對應的數據進行校正，實現了 64磁像素輸出的零點動態校正。
全文摘要
磁像傳感器是一種對磁場分布規律進行探測的傳感器，由64個SS495線性霍爾傳感器組成的8×8磁像素矩陣，3個8選1多路開關，1個零點校正放大器三部分組成。磁像傳感器結構原理如附圖1所示，圖中(1)為列供電八選一多路開關，(2)為行供電八選一多路開關，(3)為輸出八選一多路開關，(4)為零點校正與放大電路，(5)為64個SS495線性霍爾傳感器組成的8×8磁像素矩陣。行，列供電八選一多路開關分時接通正負電源，對64個傳感器採用動態供電，64個磁象素的輸出端按45度方向，每8個並聯為一組，8組傳感器的輸出分時接通到零點校正與放大電路同相輸入端，這種連接方法的特點是64個傳感器通過3個多路開關實現了三維矩陣連接，這種三維矩陣連接方式完全避免了非工作磁像素對工作磁像素的負載效應，大大地提高了工作磁像素的靈敏度。並只需一個放大器就能夠對64個像素的輸出信號進行分時放大，降低了硬體成本。傳感器各磁像素之間的切換採用數字切換方式。傳感器的零點偏差採用動態校正技術。即在傳感器非工作狀態對零點校正放大器的輸出進行採樣，並將64個磁像素的採樣數據保存在64個校正單元中，當傳感器工作時，針對接通的磁像素編號，同時從校正單元中讀出對應的校正數據，加到D/A轉換器的輸入端，D/A轉換器的輸出在零點校正放大器中與傳感器輸出信號相減，實現了64個磁像素輸出的零點動態校正。
文檔編號G01R33/02GK101738586SQ20081017546
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月8日 優先權日2008年11月8日
發明者張亮, 張永忠, 粟建新, 羅迎社, 鄧旭華, 陳勝銘 申請人:湘潭大學;中南林業科技大學