高质量线圈的制作方法

本发明涉及一种线圈。线圈是通过电导线的至少一个绕组形成。电导线可以被缠绕在一个线圈本体上，所述线圈本体不影响线圈的性质，且线圈本体例如由塑料构成。线圈可以包括一个磁芯，在该磁芯周围将电导线缠绕一次或多次。磁芯改变线圈的性质，即特别是线圈的电感和质量。电导线的两端形成线圈的两个端子。

背景技术：

使用电导线，例如线或编织线。编织线由多个例如并行运行的单根线构成。单根线能够螺旋地运行，即以螺旋形状运行。

为了允许测量电磁信号，因此合适的测量装置包括一个电振荡电路(谐振电路)。振荡电路包括线圈和电容。为了获得具有低阻尼的振荡电路，尤其需要高质量的线圈。线圈的质量是测量频率和电感与电阻比率的乘积。

从US 512,340可知，一种具有缠绕的电导线的线圈，该电导线的端部形成线圈的两个电气端子。

除了具有电导线和两个电气端子的线圈，还有存在在电力供应领域中的元件以及变压器，其具有多个包含多个电气端子的、缠绕在一起的电导线(US 5,640,314)。这种具有至少四个电气端子的元件的电导线可被绞织(RF Circuit Design,2^nd Edition,Christopher Bowick,ISBN 978-0750685184)。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于振荡电路的、特别是用于电磁信号的测量装置的具有有利性质的线圈。

本发明的问题借助于具有权利要求1的特征的线圈来解决。有利的实施方式得自从属权利要求。

线圈包括电导线，电导线的端部形成线圈的两个端子。电导线的缠绕段绞织在一起，即，绕着彼此螺旋(成螺旋形地)地缠绕。电导线基本上由绝缘体包覆，例如绝缘体由塑料或漆制作。

借助于绞织，在绕组中相邻的导线段之间的间隔得以增大。这提高了线圈的质量。

在振荡电路中，这种提高质量的线圈有助于提高振荡电路的整体质量。

当用于测量电磁信号的测量装置包括这种振荡电路时，得到允许改善电磁信号测量的测量装置。特别地，能够提高这种测量装置的信噪比。

电导线可以是线或编织线。编织线在振荡电路中的使用是有利的。电导线可以由多根线或编织线制成，所述多根线或编织线一起连接成线圈的一根电导线的。

在本发明的一个实施方式中，最初彼此电分离的两根电导线绕着彼此缠绕。即，例如两根线，或两根编织线，或一根线和一根编织线绞织在一起。一根电导线的一端与另一根电导线的一端电连接，即特别地，以相反端连接。电连接可以例如是焊点或夹持连接。其余的两端形成线圈的两个端子。绞织在一起的部分绕成线圈，例如在线圈本体上缠绕。以这种方式制作的线圈能够以很小的技术经费来制作高质量的线圈。

线圈的线或编织线有利地由铜、银或金制成。这导致低电阻并因此导致了线圈的高质量，并因此导致了包含这种线圈的振荡电路的高质量。这有助于进一步改善具有这种振荡电路的测量装置中的所述信噪比。

优选地，线圈由至少一根编织线形成，该编织线的细线彼此电绝缘，即特别地借助于绝缘漆层，从而获得测量装置的改善的所述信噪比，所述测量装置用于测量电磁信号。单根线因此在绕组中通过电绝缘层而彼此隔离。

在一个实施方式中，等长的两根交织或绞织的电导线，例如铜线或铜编制线，绕着磁芯(优选铁氧体磁芯)缠绕形成几个绕组。绕组的数量取决于所选择的检测频率(速率)。多达150个绕组已被证明适用于高达20kHz的低频率。对于低频率，线圈包括至少5个绕组、有利的包括至少10个绕组。如果绞织在一起的电导线缠绕一次则出现绕组，例如绕着线圈本体或线圈磁芯缠绕。多线铜线或编织线的交织的绕组有利地实现集肤效应和邻近效应以及与其连接的AC电阻显著地最小化。

在一个实施方式中，线圈具有电导线的多个绕组以及中央抽头。中央抽头是另外的一个电气端子，从电气的角度来看，其设置在电导线的两个端子之间。

借助于中央抽头，实际上特别好的是，如果从电气角度来看中央抽头大致中央地(优选正中央地)设置，则能够通过将中央抽头接地而抑制振荡电路的振荡倾向，所述震荡电路包括本发明制备的线圈。当振荡电路用于测量电磁信号时，这积极地影响了信噪比。这种具有中央抽头的线圈代表了独立的发明，能够以上述特征单独地实施，或以上述特征的各种组合进行实施。

当线圈是在电磁信号测量装置中的振荡电路的一部分，且测量信号借助于高电阻差分放大器被放大时，具有中央抽头的线圈具有特别的优点。特别地，借助于这种组合，实现了特别良好的信噪比。

对于制作代表了独立的发明的具有中央抽头的线圈，例如将两根线或两根编织线(第一线和第二线，或第一编织线和第二编织线)绞织在一起或仅彼此并行地直线型设置。接着，绞合在一起或并行且直线型设置的两根导线缠绕在一起，例如绕着磁芯缠绕。第一电导线的端子以及第二电导线的相反端子电连接在一起并被设置为第三端子，该第三端子则形成用于在振荡电路中接地的中央抽头。两个另外的剩余端子则形成线圈的两个端子。以这种方式，不同于绞织，能够实现在电磁信号测量装置中产生改善的信噪比的优点。特别地，如果两根导线的缠绕导线路径段一样长，则中央抽头因此被设置在正中央，所述两根导线如上所述为电连接用于提供中央抽头的端子。优选地，两个缠绕导线路径段之间的长度差为不超过10％、优选不超过1％、特别优选小于1/1000，从而适当地设置中央抽头。因此在用于测量电磁信号的测量装置中的信噪比被大大改善。

绞织在一起或彼此并行运行以缠绕在一起的两个导线路径段，能够例如借助于胶接或通过在树脂中浇注、通过绕着纤维材料旋转或嵌入管(软管)中而机械地彼此连接。两个导线路径段的交流电阻和/或两个导线路径段的电感优选相等，从而有利地允许用电磁信号测量装置进行测量，即特别地当在具有一个高电阻差分放大器时，例如一个仪表放大器的情况下。

在中央抽头基本上只包括一个具有三个电气端子的电导线的情况下，根据本发明的线圈基本上是独立元件。如果不存在中央抽头，则该对象基本上仅包括一个正好具有两个电气端子的电导线。

具有良好的信噪比的测量装置包括具有拾波线圈的电磁振荡电路、优选可调谐(可调整)电容和滤波线圈。根据权利要求的具有中央抽头的线圈用作滤波线圈。借助于拾波线圈，记录了要被检测的电磁信号。滤波线圈和电容有利地展现出至少100、优选至少200、特别优选至少500的高质量。然后可以以良好的信噪比在线圈滤波器的两个端子处得到测量信号。

得到了用作带通滤波器的测量装置，所述带通滤波器具有相对窄带。由于具有适当的调谐，期望的信号被允许通过。在相邻频率区域中的噪声信号被滤掉，因此使得实现了良好的信噪比。但最重要的，成功地进行了适当的电压放大，适当的电压放大对于良好的信噪比起到决定性作用。

在实际使用过程中能够非常灵活且鲁棒地测量。整个必要的硬件允许小型化并允许用微线圈在1kHz-40MHz的频率范围内进行移动EPR或NMR波谱法，而不需要使用超导磁体。特别地，能够在低于10MHz且最重要的低于1MHz的频率下进行EPR或NMR波谱法，从而允许保持装置(设备)支出低。应用领域为化学分析、传感器技术以及医学科学。

如果线圈除了两个端子还包括用于中央抽头的第三端子，则根据已述原因端子之间的交流电阻和/或电感优选是相等的，即，一方面，在一个线圈端子和中央抽头的端子之间的段，以及另一方面在另一线圈端子和中央抽头的端子之间的段。因此，就上述电特性而言，两个段是相似的(等同)。

附图说明

示出了：

图1：带有具有中央抽头的线圈的测量装置的设置；

图2：用于具有中央抽头的线圈的绞织在一起的电导线；

图3：缠绕成线圈的导线路径；

图4：具有中央抽头的线圈；

图5：具有中央抽头和线圈磁芯的线圈。

具体实施方式

图1示出了围绕样品1绕成的任何结构形式的拾波线圈2。拾波线圈2通过低损耗传输线3和高质量(Q_c～10000)可调谐电容(电容器)4与具有铁氧体磁芯5的外部高质量滤波线圈6连接。传输线包括两根电导线，两根电导线各自由多线铜线构成，多线铜线具有大的横截面积(>1mm²)并由于特氟龙(聚四氟乙烯)绝缘而具有最小容量介电损耗；或两根电导线各自由粗的低电阻绞线(1000×0.05mm)构成，所述粗的低电阻绞线在低于1MHz的频率下具有可忽略的集肤效应和邻近效应。两根导线如所示绕着彼此缠绕，因此分别被加捻或绞织到一起。在特氟龙绝缘的情况下，每根导线由特氟龙包覆。此外，绞织到一起的传输线3的两根导线位于特氟龙壳体内。

例如，通过拾波线圈(所谓的自由感应衰减，FID)记录的振荡NMR信号，经由具有低损耗的传输线3被传导到滤波线圈6。由于滤波线圈6的高质量Q_E，NMR信号通过跟随RI和RE变化的降低因子Q_red＝Q_E/(1+R_I/R_E)>>100而与噪声相比较，其中R_I＝拾波线圈的交流电阻且R_E＝滤波线圈的交流电阻。在滤波线圈处的交流电压通过两根导电连接线被传导到差分放大器9的反相和非反相入口中并在那被进一步放大。。为了抑制与差分放大器9结合的非常敏感的谐振器的振荡倾向，在滤波线圈6处提供接地中央抽头8。此外，中央抽头8提供对差分放大器9的技术上不可避免的偏置电流的分流。

滤波线圈6借助于屏蔽体7被单独地磁屏蔽。

在图2中，示出了被绞织在一起的两根电导线15和16(当它们用于滤波线圈6时)。两根电导线15和16具有相等的或至少非常相似的电阻值和相等的电感。电导线15和16彼此电绝缘。此外，两根电导线15和16一样长。绞织在一起的导线15和16共同在磁芯5的周围缠绕。一个电导线15的一端(例如在图2中示出的左端19)和另一电导线16的相反端(因此则是图2中示出的右端18)电连接到一起从而形成接地的中央抽头8(见图4)。电导线15和16的其余端17和20则一方面与优选的可调谐电容4连接，且另一方面与传输线3的电导线连接。端部17和20因此形成线圈6的两个端子。电连接到一起的端部18和19形成中央抽头8。

在图3示出了两根电导线15和16的绕组，例如围绕在线圈本体周围。

图4示出了缠绕的电导线的可能的形状，该电导线由电连接到一起的导线15、16及其所得到的端子17、18、19和20构成。端子18和19在一个工作步骤中电连接，并形成中央抽头。端子17和20代表用于线圈的端子。电导线15和16也能够最初并行运行，因此不绞织到一起，从而由于中央抽头而以有利的性质缠绕其线圈，这代表了来自主权利要求的独立的发明。

图5示出了以这种方式制作的具有线圈本体21和线圈磁芯5的线圈。

具有铁氧体磁芯5的滤波线圈6可以很小，并且可以通过低的技术工作来进行制造，因此是便宜的。可以实现达～500的质量。