专利名称：非接触式共轴磁弹性传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测量技术领域的传感器，具体是一种非接触式共轴磁弹性传感器。
背景技术：
软磁金属玻璃带材在受到交流磁场脉冲激发时，由于磁弹性耦合作用，将在带材中产生 受迫机械振动，同时在带材的周围空间发射变化的磁通，通过信号采集线圈可以对其振动情 况进行监测。交流脉冲磁场激发停止时，带材的振幅将逐渐衰减，为了增加传感器磁弹性耦 合性能以增强振动幅度，通常需要叠加一个直流偏置磁场来抵消带材的磁各向异性。与压电 传感器如石英晶体微天平(QCM)或表面声波传感器(SAW)相比，磁弹性传感器的带材磁场 激发和信号采集都是通过磁场信号进行的，不需要与电极相连接，具有无线的特点，因此适 用于原位监测和实时监测，而且磁弹性传感器所采用的软磁带材具有价格便宜，加工方便， 能够一次性使用等优点。
经过对现有相关技术文献检索发现，Q.Y.Cai等在《Sensors and Actuators B》(传 感器和驱动器B， 2001年77期614-619)上发表了 "A wireless, remote query ammonia sensor"(—种无线远程査询的氨传感器) 一文，该文公开的磁弹性传感器包括一个激发 线圈和一个接收线圈，激发线圈和接收线圈均为单向缠绕方式，由于激发线圈工作时会在接 收线圈中产生感应信号，因此，只有当激发信号完全停止之后才能在接收线圈中检测到带材 振动信号，无法实现带材振动信号的实时检测。
另经检索发现，C. A. Grimes等在《Sensors》(传感器，2003年3期11-18)上发表 了 "A Wireless, Passive, Magnetically-soft Harmonic Sensor for Monitoring Sodiun Hypochlorite Concentrations in Water"(—种用于7K中次氯酸钠含量监控的无线无源 软磁谐波传感器) 一文，该文公开的磁弹性传感器包括一个圆形线圈和一个8字形接收线圈 ，其中8字形线圈内置于圆形线圈中，两者对称轴重合，8字型线圈由两个并行放置的非共轴 方形子线圈反串而成，方形线圈半径为30cm，匝数为36匝，8字方形线圈总面积为18x18 cm ，总匝数为400匝，非晶软磁带材放置在线圈之外。该传感器虽然可以有效消除激发线圈在 接收线圈中产生的感应信号，实现带材振动信号的实时检测，但其两个接收子线圈为非共轴 形式，面积较大，结构不紧凑，线圈宽度远小于长度，且多层线圈缠绕方式容易在层与层之 间形成额外寄生电容，影响接收信号波形，此外，带材放置于线圈之外，对带材磁通的接收有限，影响接受信号幅度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种非接触式共轴磁弹性传感 器，简化了传感器的结构，防止接收信号变形，提高传感器的灵敏度。 本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括第一PVC管(聚氯乙烯管)、第二PVC管、第三PVC管、偏置线圈、激励线 圈、接收线圈和软磁带材，其中第一PVC管同轴地套接于第二PVC管的外部，第二PVC管同 轴地套接于第三PVC管的外部，第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管顶端对齐，偏置线圈单层 缠绕于第一PVC管外表面，激励线圈单层缠绕于第二PVC管外表面，接收线圈单层缠绕于第三 PVC管外表面，软磁带材设置于第三PVC管内部。
所述的接收线圈包括第一子线圈和第二子线圈，第一子线圈与第二子线圈反向串联。
所述的第一子线圈与第二子线圈匝数相同，为150匝 250匝。
所述的偏置线圈与激励线圈的匝数相同，为30匝 50匝。
所述软磁带材的材料为非晶Fe基金属玻璃。
所述激励线圈的激励信号为正弦脉冲或者方波脉冲信号。
所述第一PVC管的内径为100mm 120mm。
所述第二PVC管的内径为75mm 85mm。
所述第三PVC管的内径为22mnT42mm 。
所述的第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管长度相同，为54mm 74mm。
工作过程中，激励线圈产生正弦脉冲信号或方波脉冲磁信号，激发软磁带材的振动，接 收线圈接收软磁带材的振动磁信号，并通过两个反向串联的子线圈屏蔽激励线圈在接收线圈 中产生的感应信号，正弦脉冲信号或方波脉冲磁信号停止后，带材自由振动，振幅逐渐衰减 ，偏置线圈产生静磁场抵消带材的磁各向异性，以增强振动幅度。通过对软磁带材振动频率 信号的检测，本发明可以用于实时测量温度，湿度，气压等参数。
与现有技术相比，本发明的优点在于偏置线圈、激励线圈和接收线圈之间同轴套接， 整个传感器结构紧凑，体积�。桓飨呷捎玫ゲ悴品绞讲贾茫苊獬鱿侄钔饧纳缛荩� 接收信号精确度高；软磁带材置于接收线圈内，增加了接收线圈对软磁带材磁通信号的采集 量，提高了传感器灵敏度。
图l是本发明的轴向剖面示意图；图2是本发明的横截面剖面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进 行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
如图1和图2所示，本实施例包括第一PVC管1、第二PVC管2、第三PVC管3、偏置线圈4 、激励线圈5、接收线圈6和软磁带材7，其中第一PVC管1同轴地套接于第二PVC管2的外部 ，第二PVC管2同轴地套接于第三PVC管3的外部，第一PVC管1、第二PVC管2和第三PVC管3顶端 对齐，偏置线圈4单层缠绕于第一PVC管1外表面，激励线圈5单层缠绕于第二PVC管2外表面， 接收线圈6单层缠绕于第三PVC管3外表面，软磁带材7设置于第三PVC管3内部。
所述的接收线圈6包括第一子线圈8和第二子线圈9，第一子线圈8与第二子线圈9反向 串联。
所述的第一子线圈8与第二子线圈9匝数相同，为200匝。 所述的偏置线圈4与激励线圈5的匝数相同，为37匝。 所述软磁带材7的材料为非晶Fe基金属玻璃。 所述激励线圈5的激励信号为正弦脉冲或者方波脉冲信号。 所述第一PVC管1的内径为l 10mm。 所述第二PVC管2的内径为75mm。 所述第三PVC管3的内径为32mm。
所述的第一PVC管1、第二PVC管2和第三PVC管3长度相同，为64mm。 所述偏置线圈4和激发线圈5的漆包线规格为SWG16，接收线圈6的漆包线规格为SWG38。 本实施例的偏置线圈l、激励线圈2和接收线圈3同轴套接布置，使整个传感器结构紧凑 ，体积�。桓飨呷Σ捎玫ゲ悴品绞剑苊獬鱿侄钔饧纳缛荩岣吡私邮招藕啪范龋蝗� 磁带材7置于接收线圈6内，增加了接收线圈6对软磁带材7磁通信号的采集量，提高了传感器 灵敏度。
权利要求
1.一种非接触式共轴磁弹性传感器，包括激励线圈、接收线圈和软磁带材，其特征在于，还包括第一PVC管、第二PVC管、第三PVC管、偏置线圈，其中第一PVC管同轴地套接于第二PVC管的外部，第二PVC管同轴地套接于第三PVC管的外部，第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管顶端对齐，偏置线圈单层缠绕于第一PVC管外表面，激励线圈单层缠绕于第二PVC管外表面，接收线圈单层缠绕于第三PVC管外表面，软磁带材设置于第三PVC管内部；所述的偏置线圈与激励线圈的匝数相同，为30匝~50匝；所述的接收线圈包括第一子线圈和第二子线圈，第一子线圈与第二子线圈反向串联。
2.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述的第一子线圈与第二子线圈匝数相同，为150匝 250匝。
3.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述软磁带材的材料为非晶Fe基金属玻璃。
4.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述激励线圈的激励信号为正弦脉冲信号或方波脉冲信号。
5.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述第一PVC管的内径为100mnTl20mm。
6.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述第二PVC管的内径为75mnT85mm。
7.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述第三PVC管的内径为22mnT42mm 。
8.根据权利要求l所述的非接触式共轴磁弹性传感器，其特征是，所 述的第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管长度相同，为54mnT74mm。
全文摘要
一种非接触式共轴磁弹性传感器，属于测量技术领域。本发明包括第一PVC管(聚氯乙烯管)、第二PVC管、第三PVC管、偏置线圈、激励线圈、接收线圈和软磁带材，其中第一PVC管同轴地套接于第二PVC管的外部，第二PVC管同轴地套接于第三PVC管的外部，第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管顶端对齐，偏置线圈单层缠绕于第一PVC管外表面，激励线圈单层缠绕于第二PVC管外表面，接收线圈单层缠绕于第三PVC管外表面，软磁带材设置于第三PVC管内部；所述的接收线圈包括第一子线圈和第二子线圈，第一子线圈与第二子线圈反向串联。本发明结构紧凑，体积�。槊舳雀撸邮招藕啪范雀摺�
文档编号G01H11/00GK101650217SQ20091030755
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者文 丁, 勇 周, 周志敏, 磊 陈, 冲 雷 申请人:上海交通大学
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