磁灵敏度测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及检测领域，尤其涉及一种磁灵敏度测量系统。


背景技术：

2.磁灵敏度是反映mems传感器对交变磁场敏感程度的一项指标，其计算公式为：
[0003][0004]
其中：sb为磁灵敏度，单位为unit/t；a
bmax
为输出最大值的等效物理量，单位视被测mems传感器而定；b为交变磁场的磁感应强度单位为t。
[0005]
mems传感器应用在强磁场应用场合中时，强磁场引起的噪声会影响到测量结果的真实性。因此对mems传感器磁灵敏度的测量具有重要意义。
[0006]
目前对于mems传感器磁灵敏度的测量方法主要有两种，一种是“磁场静止，传感器旋转”，该方法通过在一维磁场中旋转传感器来测得磁灵敏度，由于传感器支撑结构的阻碍，无法完成360
°
全方位角测量，尤其是mems加速度传感器对机械振动十分敏感，传感器在测量过程中因机械旋转振动而产生输出，干扰测量结果，用该方法测得的mems加速度传感器磁灵敏度结果可信度不高。另一种是“磁场旋转，传感器静止”，该方法通过旋转一维磁场，可以得到传感器一个平面的磁灵敏度分布，然后转动线圈到一定角度，再次旋转一维磁场，重复测量另一个平面的磁灵敏度分布，当线圈转过360
°
时，则完成了对传感器在空间磁场中磁灵敏度分布的测量。该方法一定程度上减少了因机械振动引起的噪声，但是由于整个系统仍存在转动机构，无法完全忽略机械振动引起的噪声，对于mems加速度传感器的磁灵敏度测量仍存在劣势。
[0007]
上述两种测量方法均存在机械转动机构，由于mens传感器的输出线、支撑结构等阻碍，在空间中存在死区，无法完成360
°
全方位扫描。尤其对于 mems加速度传感器来说，上述的测量方法无法规避机械旋转振动产生的噪声信号，从而对测量结果产生干扰。如何在没有机械旋转的情况下获得传感器的空间磁场磁灵敏度分布是当下急需解决的技术问题。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的目的是提供一种磁灵敏度测量系统，用于解决现有机械旋转检测磁灵敏度分布所存在的干扰问题。
[0009]
本实用新型提供了一种磁灵敏度测量系统，所述系统包括：mems传感器、信号适调器、三轴亥姆霍兹线圈、信号发生器、功率放大器、电流传感器、信号采集器、控制设备以及隔振平台；其中，
[0010]
所述mems传感器设置于所述三轴亥姆霍兹线圈的中心处，所述mems 传感器与所述信号适调器连接；所述信号适调器与所述信号采集器连接；所述三轴亥姆霍兹线圈固定于隔振平台上，所述三轴亥姆霍兹线圈与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述信号发生器连接；所述信号发生器以及所述信号采集器分别与所述控制设备连接；所述电流
传感器与所述信号采集器连接。
[0011]
可选地，所述系统还包括支撑台，所述支撑台固定于所述隔振平台上，所述mems传感放置于所述支撑台上。
[0012]
可选地，所述三轴亥姆霍兹线圈由一对x轴线圈、一对y轴线圈以及一对 z轴线圈组成，其中，所述x轴线圈、所述y轴线圈以及所述z轴线圈两两相互垂直。
[0013]
可选地，所述三轴亥姆霍兹线圈中心处的磁场强度最小为10mt，磁场均匀度优于1％。
[0014]
本实用新型所提供的磁灵敏度测量系统，能够通过控制设备中的软件程序实现对控件磁场的自动转动，提高了测量效率；在另一方面，通过电流传感器对磁场强度进行反馈控制，提高了测量精度。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0016]
图1为本技术一实施例磁灵敏度测量系统的结构示意图。
[0017]
图2为三轴亥姆霍兹线圈磁场强度分解示意图。
[0018]
附图标号说明：
[0019]
1-隔振平台；2-三轴亥姆霍兹线圈；3-mems传感器；4-功率放大器；5
‑ꢀ
信号发生器；6-信号采集器；7-控制设备；8-底座；9-电流传感器；10-信号适调器。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0021]
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0022]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0023]
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0024]
本实用新型mems传感器3磁灵敏度测量系统包括mems传感器3、信号适调器10、三轴亥姆霍兹线圈2、信号发生器5、功率放大器4、电流传感器 9、信号采集器6、控制设备7以及隔振平台1；其中，
[0025]
所述mems传感器3设置于所述三轴亥姆霍兹线圈2的几何中心处，所述 mems传感器3与所述信号适调器10连接；所述信号适调器10与所述信号采集器6连接；所述三轴亥姆霍兹线圈固定于隔振平台1上，所述三轴亥姆霍兹线圈与所述功率放大器4连接，所述功率放大器4与所述信号发生器5连接；所述信号发生器5以及所述信号采集器6分别与所述控制设备7连接；所述电流传感器9与所述信号采集器6连接。
[0026]
在一些实施例中，所述系统还包括支撑台，所述支撑台固定于所述隔振平台1上，所述mems传感放置于所述支撑台上。
[0027]
在一些实施例中，所述系统还包括底座8，所述三轴亥姆霍兹线圈2放置在底座8上，所述底座2放置在所述隔振平台1上。
[0028]
所述控制设备7内设置有控制软件，进而控制信号发生器5产生三个同相或反相信号，发送至功率放大器4，使得三轴亥姆霍兹线圈2中产生均匀的交变磁场，并以一定的速率旋转磁场。控制设备7通过电流传感器9反馈控制信号发生器5，使得三轴亥姆霍兹线圈2中产生的磁场稳定到达设定值。同时控制设备7通过内部预先设置的控制软件分析计算mems传感器3的磁灵敏度。所述三轴亥姆霍兹线圈2由一对x轴线圈、一对y轴线圈以及一对z轴线圈两两相互垂直组成，其线圈几何中心的磁场强度最小应达到10mt，磁场均匀度优于1％。所述信号发生器5能产生三个独立的同相或反相正弦信号，其相位误差不大于0.01
°
。所述功率放大器4能分别放大信号发生器5所发出的三路正弦信号并分别输出至三轴亥姆霍兹线圈2的x轴、y轴、z轴。所述信号采集器6能采集信号适调器10、电流传感器9输出的信号，并发送至控制设备7。
[0029]
下面是本实用新型mems传感器3磁灵敏度测量系统的测量方法，本系统中使用到的是三轴亥姆霍兹线圈2，其由x轴线圈、y轴线圈以及z轴线圈两两相互垂直组成。每轴线圈由一对平行且共轭的环形线圈构成，线圈间距与线圈半径相等，在两个线圈中输入同相电流时，可在两个线圈中间产生一定范围的均匀磁场，改变电流大小即可改变磁场强度，分别给三轴亥姆霍兹线圈2的三对线圈中输入不同幅值的正弦电流，即可在三轴亥姆霍兹线圈2中心产生均匀的交变磁场。通过控制x轴、y轴、z轴电流的正反相位，即可在三轴亥姆霍兹线圈2中心产生任意方向均匀的交变磁场。
[0030]
磁场的矢量方向由磁场在x-y平面上的投影与x轴的夹角α，磁场与z轴的夹角β确定。x轴、y轴、z轴方向上的磁场强度分量分别由以下公式确定：
[0031]bx
＝b
·
cosα
·
sinβ
[0032]by
＝b
·
sinα
·
sinβ
[0033]bz
＝b
·
cosβ
[0034]
其中：
[0035]
[0036]
所述测量方法包含如下步骤：
[0037]
步骤1、将mems传感器3置于三轴亥姆霍兹线圈2的几何中心平台上；
[0038]
步骤2、在控制设备7中的控制软件内设置参数，包括：磁场强度、自动扫描角度分度。
[0039]
步骤3、控制设备7通过控制软件根据所设置的参数计算出各扫描角度下的三轴磁场强度分量。
[0040]
步骤4、控制设备7利用控制软件以α＝0，β＝0为起点，以设定的角度分度为步进，开始自动扫描。在各个角度点分别控制信号发生器5产生三路正弦信号，通过电流传感器9进行反馈控制，使得三轴亥姆霍兹线圈2各轴线圈中分别产生符合预期的磁场强度。
[0041]
步骤5、待磁场稳定后采集记录mems传感器3的信号输出。
[0042]
步骤6、重复步骤4～步骤5，直至扫描完成，最后得到mems传感器3的最大磁灵敏度及对应的角度值。
[0043]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。