一种四端式磁通门传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种测量弱磁场的传感器。
【背景技术】
[0002] 目前对弱磁场测量中使用的磁通门传感器，其结构普遍采用的方式为由两个"I" 字形骨架上分别均匀缠绕一组线圈，一组线圈的始端和另一组线圈的末端对接引出作为磁 通门传感器的测量端和反馈端，二组线圈的另二端引出作为磁通门传感器的激励端。在两 个"I"字形骨架中心处安装一个跑道型磁芯，经硅胶封装后形成一种三端式磁通门传感器。 在测量使用过程中，将三端式磁通门传感器置于被测磁场中，磁芯方向正对被测磁场方向。 从激励端输入激励电压，在测量端由电压信号，其二次谐波分量与被测量的磁场大小成正 比例关系。输出信号通过调理电路和标定，最终可以测量得到被测磁场的大小。三端式磁 通门传感器在加工制作过程中，其测量线圈绕制不方便，安装过程难以控制两个"I"字形骨 架平行，从激励端输入的激励电压要求稳频稳幅，功耗较大，感应线圈绕制靠近端头，存在 漏磁现象，退磁系数较大，导致其对称性差、灵敏度低、噪声差。从而影响了其在弱磁测量领 域的应用。 【实用新型内容】
[0003] 本实用型的目的在于提供一种四端式磁通门传感器。
[0004] 本实用新型提供一种四端式磁通门传感器，包括两个"〗，，字形骨架，分别为第一 字形骨架（1)和第二"〗，，字形骨架（4)，紧密均匀缠绕在第一"〗，，字形骨架（1)、第二 "I"字形骨架（4)上六组线圈，分别为：第一线圈（7)、第二线圈（9)、第三线圈（10)、第四 线圈（11)、第五线圈（13)、第六线圈（14)、框架（16);第二线圈（9)的始端⑶和第五线圈 (13)的末端（12)作为传感器的感应端，第六线圈（14)的始端（15)和第一线圈（7)的末端 (6)作为传感器的激励端；
[0005] 其中：
[0006] a、第一线圈（7)、第二线圈（9)、第三线圈（10)、第四线圈（11)、第五线圈（13)、第 六线圈（14)由〇0. 1线径的漆包线在第一"i"字形骨架（1)和第二"i"字形骨架（4)上， 紧密均匀缠绕800~3000匝；
[0007] b、第六线圈（14)的末端和第四线圈（11)的始端同向对接，第四线圈（11)的末端 和第三线圈（10)的始端同向对接，第三线圈（10)的始端和第一线圈（7)的末端（6)同向 对接；第二线圈（9)的末端和第五线圈（13)的始端反向对接；
[0008] C、第六线圈（14)的始端（15)、第一线圈（7)的末端（6)、第二线圈（9)的始端（8) 和第五线圈（13)的末端（12)为传感器的四个端子。
[0009] 优选的：
[0010] a、第一"卜字形骨架⑴和第二"〗"字形骨架⑷平行放在框架（16)中，形成 "g"字形整体骨架线圈；
[0011]b、第一字形骨架（1)和第二"〗，，字形骨架（4)中心孔中放置〇0? 1~0? 3的 第一坡莫合金磁芯（2)和第二坡莫合金磁芯（5)并固定；
[0012]c、第一坡莫合金磁芯（2)和第二坡莫合金磁芯（5)长度为15~30毫米。
[0013] 优选的：第一"〖"字形骨架⑴和第二"〗"字形骨架⑷以及第一线圈（7)、第二 线圈（9)、第三线圈（10)、第四线圈（11)、第五线圈（13)、第六线圈（14)置于框架（16)中， 底部螺钉孔（3)安装铜螺钉，用环氧树脂AB胶封装成传感器整体。
[0014] 本实用新型有益效果为：
[0015] 用相同的加工工艺在两只字形骨架上各自紧密缠绕三组线圈，每个"f"字形 骨架上，中间工字形绕制感应线圈，上下工字形绕制激励线圈；感应线圈反向串接，激励线 圈则同向串接，从而形成四个输出端子，上述引出四端焊接在印刷电路板上，作为传感器使 用时的接线端子。把上述二只绕制线圈后的两个"〗"字形骨架和印刷电路板放置在框架中， 形成"廷"字形平行结构。字形骨架中心孔径中安装磁芯并固定，底部安装铜螺钉，使 用环氧树脂AB胶将传感器封装成一体。本实用型绕线简单，加工方便，易安装。感应线圈 放置在两组激励线圈之间，降低漏磁效应，并且增大聚磁系数，降低传感器的噪声。双铁芯 结构，能够把激磁磁场在公共感应线圈中建立的感应电势相互抵消，而环境磁场在感应电 动势中建立的感应电动势则会相互叠加，从而提高传感器测量精度和分辨率，降低温度系 数和变压器效应的噪声干扰，拓展弱磁场的测量范围。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用型的结构图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图对本实用型作进一步详细描述。
[0018] 参见图1 :1、4分别为第一"〗，，字形骨架和第二字形骨架；7、9、10、11、13、14分 别为第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈、第五线圈、第六线圈；第一线圈、第二线圈、 第三线圈、第四线圈、第五线圈、第六线圈紧密均匀缠绕在第一"I"字形骨架1和第二 字形骨架4,每组线圈用00. 1线径的漆包线绕800~1000圈，线圈绕向如线圈上箭头所 示。第四线圈11的始端和第六线圈14的末端同向对接，第一线圈7的末端与第三线圈10 的始端同向对接，第三线圈10的始端和第四线圈11的末端同向对接，第二线圈9的末端和 第五线圈13的始端反向对接。第一字形骨架1和第二"〗，，字形骨架4放置在框架16 中，形成平行结构。第一"i"字形骨架1和第二"i"字形骨架4的中心孔放置1J79系列磁 芯。第二线圈9的始端8和第五线圈13的末端12,第一线圈7的末端6和第六线圈14的 始端15分别引出焊接在印刷电路板上，印刷电路板作为框架16的盖板，底部安装铜螺钉作 为传感器支点，用环氧树脂AB胶将"I，，字形骨架、磁芯以及线圈封装成传感器整体。印刷 电路板上引出第二线圈9的始端8和第五线圈13的末端12作为本实用型四端式磁通门传 感器的感应端，第一线圈7的末端6和第六线圈14的始端15作为本实用型四端式磁通门 传感器的激励端。
[0019] 本实用型四端式磁通门传感器进行弱磁磁场测量时，将传感器放置在测量磁场 中，被测磁场方向和磁芯方向相同。激励信号通过第一线圈7的末端6和第六线圈14的始 端15输入到本实用型四端式磁通门传感器激励端，于是在第二线圈9的始端8和第五线圈 13的末端12,即感应端产生表征磁场强度的电压信号，分离提取该电压信号中的二次谐波 分量，经过调理电路和标定，就可以得出被测磁场的大小。
[0020] 本实用型四端式磁通门传感器经过测试，其技术指标为：
[0022] 本实用型四端式磁通门传感器的特点是激励、测量和反馈线圈是由六组串联绕制 线圈组成，其中中间工字形绕制感应线圈，上下工字形绕制激励线圈。传感器绕线简单、加 工制作以及安装方便。由于感应线圈放置在两组激励线圈之间，有效地降低漏磁效应，并且 增大聚磁系数，大大降低了传感器的噪声。两个"i"字形骨架相互独立绕制线圈，降低了安 装过程的难度系数，保持很好的平行度；而且对应位置线圈匝数相同、电感相同、电阻相同， 就可以消除变压器效应带来的差分感应电势干扰，降低了传感器噪声。"〗，，字形骨架与框架 材料一致，消除了温度膨胀系数带来的误差；并在骨架与框架的安装面上加工有定位基准， 有效减低了传感器转向差。"〗，，字形骨架的中心孔安装有陶瓷管，增大了磁芯的支承面积， 有效避免了磁芯受力变形。采用线径为〇〇. 1~0. 3长度为15~30mm的1J79系列坡莫 合金磁芯，增大了细长比，减小了退磁系数，与卷绕铁心相比，制作方便，刚度好，可以有效 避免温度应力。磁通门传感器各部分结构设计和加工、装配严格对称，包括所有零组件形状 尺寸精确，绕线准确均匀和激磁电源参数稳定，再加上电气参数调整，可将探头噪声基波分 量调制lmv以下。
[0023] 本实用型可广泛应用于航空、航天惯性导航系统，以及地震预报、地质勘探、钻井 测斜和水下机器人等领域。
【主权项】
1. 一种四端式磁通门传感器，包括两个"?"字形骨架，分别为第一"?"字形骨架（1)和 第二"?"字形骨架（4)，紧密均匀缠绕在第一字形骨架（1)、第二"i"字形骨架（4)上六组 线圈，分别为：第一线圈（7)、第二线圈（9)、第三线圈（10)、第四线圈（11)、第五线圈（13)、 第六线圈（14)、框架（16);其特征在于，第二线圈（9)的始端（8)和第五线圈（13)的末端 (12)作为传感器的感应端，第六线圈（14)的始端（15)和第一线圈（7)的末端（6)作为传 感器的激励端； 其中： a、 第一线圈（7)、第二线圈（9)、第三线圈（10)、第四线圈（11)、第五线圈（13)、第六线 圈（14)由Φ0. 1线径的漆包线在第一"?"字形骨架（1)和第二"?"字形骨架（4)上，紧密均 匀缠绕800~3000匝； b、 第六线圈（14)的末端和第四线圈（11)的始端同向对接，第四线圈（11)的末端和第 三线圈（10)的始端同向对接，第三线圈（10)的始端和第一线圈⑵的末端（6)同向对接； 第二线圈（9)的末端和第五线圈（13)的始端反向对接； c、 第六线圈（14)的始端（15)、第一线圈（7)的末端（6)、第二线圈（9)的始端（8)和 第五线圈（13)的末端（12)为传感器的四个端子。2. 根据权利要求1所述的四端式磁通门传感器，其特征在于： a、 第一"?"字形骨架（1)和第二"?"字形骨架（4)平行放在框架（16)中，形成"g"字形 整体骨架线圈； b、 第一"?"字形骨架（1)和第二"?"字形骨架（4)中心孔中放置Φ0. 1~0. 3的第一坡 莫合金磁芯（2)和第二坡莫合金磁芯（5)并固定； c、 第一坡莫合金磁芯（2)和第二坡莫合金磁芯（5)长度为15~30毫米。3. 根据权利要求1所述的四端式磁通门传感器，其特征在于：第一 "?"字形骨架（1)和 第二"?"字形骨架（4)以及第一线圈（7)、第二线圈（9)、第三线圈（10)、第四线圈（11)、第 五线圈（13)、第六线圈（14)置于框架（16)中，底部螺钉孔（3)安装铜螺钉，用环氧树脂AB 胶封装成传感器整体。
【专利摘要】一种四端式磁通门传感器，包括两个字形骨架，分别为第一字形骨架(1)和第二字形骨架(4)，紧密均匀缠绕在第一字形骨架(1)、第二字形骨架(4)上六组线圈，分别为：第一线圈(7)、第二线圈(9)、第三线圈(10)、第四线圈(11)、第五线圈(13)、第六线圈(14)、框架(16)；其特征在于，第二线圈(9)的始端(8)和第五线圈(13)的末端(12)作为传感器的感应端，第六线圈(14)的始端(15)和第一线圈(7)的末端(6)作为传感器的激励端。本实用型绕线简单，加工方便，易安装。双铁芯结构，提高传感器测量精度和分辨率，降低温度系数和变压器效应的噪声干扰，拓展弱磁场测量范围。
【IPC分类】G01R33/04
【公开号】CN204631233
【申请号】CN201420740596
【发明人】巩宪锋, 远方, 杨静, 高增欣, 杨森
【申请人】北京恒泰万博石油科技有限公司, 烟台恒泰油田科技开发有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年12月2日