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压电 磁场 调制器

阅读：808发布：2020-05-11

专利汇可以提供压电磁场调制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的压电磁场调制器，包括压电体，布置在压电体长度方向一个对面上的激励面；由该激励面引出一对激励电极；布置在压电体长度方向另一个对面上的检测面，由该检测面引出信号检测线和信号地线。本发明利用压电体的逆压电效应，给压电体施加一定幅度一定频率的电压，使其产生压电变形或位移，在压电体本体表面上沉积或粘结导电回路，该回路随压电体作同步切割磁力线运动，或回路面积同步变化，从而在回路中产生感应电动势，将直流或低频磁场调制成一定频率的交流信号，测量这个感应电动势即可间接测量磁场，结构工艺简单。，下面是压电磁场调制器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种压电磁场调制器，其特征在于：包括：
一压电体，
布置在压电体长度方向一对面上的激励面；由该激励面引出一对激励电极；
布置在压电体长度方向另一对面上的检测面，由该检测面引出信号检测线和信号地线；
所述检测面由导电回路层，固定在所述导电回路层上下对面上的绝缘面层，以及固定在所述绝缘面层上的导电面层构成。
2.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述压电体由复数个压电薄片叠合。
3.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述压电体为截面为矩形的长条状。
4.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述压电体为截面为圆形的棒状。
5.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述信号检测线为屏蔽双绞线，所述信号地线为屏蔽线。
6.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述各层为非导磁材料，所述信号地线与导电面层相连接。
7.根据权利要求1所述的压电磁场调制器，其特征在于：所述导电回路层为螺旋形导电线圈，回路两端各连接一端信号检测线。

说明书全文

压电磁场 调制器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种调制器，具体为一种压电磁场调制器。

背景技术

[0002] 在工程实际应用中，在直流或低频磁场测量，尤其是微弱磁场的检测一直是前沿技术，目前一般采用霍尔效应或磁通门技术。由于霍尔效应传感器存在固有的不等位电压等误差，而为消除这些误差，不但需要改变激励电流方向，还要改变磁场方向，但在很多场合被测磁场方向不可控制，因此在这种情况下，采用霍尔效应测量微弱磁场未必可行。磁通门技术由于结构和制造工艺复杂、价格昂贵，并且存在非线性问题。

[0003] 对于微弱直流信号或低频信号的检测，须考虑到消除直流放大电路的失调、温漂、热电势、电化学电势等误差信号的影响，为此通常需要将被测直流或低频微弱信号调制成交流信号或频率较高的信号。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种压电磁场调制器，利用了压电体的逆压电效应，主要应用于直流或低频磁场的检测。

[0005] 本发明所实现的目的以下技术方案来实现：

[0006] 一种压电磁场调制器，其特征在于，包括：

[0007] 一压电体，

[0008] 布置在压电体长度方向一个对面上的激励面；由该激励面引出一对激励电极；

[0009] 布置在压电体长度方向另一个对面上的检测面，由该检测面引出信号检测线和信号地线。

[0010] 所述压电体由复数个压电薄片叠合。

[0011] 所述压电体可为截面为矩形的长条状或截面为圆形的棒状。

[0012] 所述信号检测线为屏蔽双绞线，所述信号地线为屏蔽线。

[0013] 所述检测面由导电回路层和固定在导电回路层上下对面上的绝缘面层以及固定在绝缘面层上的导电面层构成。

[0014] 所述检测面的各层为非导磁材料，所述信号地线与导电层面相连接。

[0015] 所述导电回路层为螺旋形导电线圈，回路两端连接信号检测线。

[0016] 本发明利用压电体的逆压电效应，给压电体施加一定幅度一定频率的电压，使其产生压电变形或位移，在压电体本体表面上沉积或粘结导电回路，该回路随压电体作同步切割磁力线运动，或回路面积同步变化，从而在回路中产生感应电动势，将直流或低频磁场调制成一定频率的交流信号，通过测量这个感应电动势即相当于间接测量磁场。

[0017] 有益效果：能有效消除由直流放大电路的失调、温漂、热电势、电化学电势等产生的误差，且结构简单。附图说明

[0018] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

[0019] 图1为压电磁场调制器示意图；

[0020] 图2为检测面结构示意图；

[0021] 图3为螺旋导电回路示意图。

具体实施方式

[0022] 为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

[0023] 参见图1，一种压电磁场调制器，包括压电体3，压电体3由若干个压电薄片叠合，可以为截面为矩形的长条状或截面为圆形的棒状。图中为截面为矩形的长条状。

[0024] 在压电体3长度方向一个对面上布置有激励面4；由该激励面4引出一对激励电极2；布置在压电体3长度方向另一个对面上的检测面1，由该检测面引出信号检测线5和信号地线6。信号检测线5为屏蔽双绞线，信号地线6为屏蔽线。

[0025] 图2是沉积在压电体3表面上检测面的截面示意图，为将压电体3激励电压的泄漏电流引到信号地线6上，紧贴压电体3表面的一层及检测面1的最外层是完整连续的导电面层11，两个绝缘面层12将螺旋形导电回路层13与导电面层11隔离，各层的材料必须是非导磁材料，导电面层11接信号地，为了减小导电面层11的电涡流影响，导电面层11材料必须有较高的电阻率。

[0026] 图3是螺旋形导电回路层示意图，层内的螺旋形导电回路7两端分别接入信号检测线5。

[0027] 压电磁场调制的原理如下：

[0028] 设对压电体3的激励电压为V＝Vmsinωat (V)

[0029] 压电体3的逆压电应变系数为β (m/V)

[0030] 上下两个检测面螺旋形导电回路5等效为N 匝长宽相等的串联矩形导电回路[0031] 假设每匝矩形导电回路的宽度为W(m)

[0032] 假设每匝矩形导电回路的长度为L(m)

[0033] 垂直于检测面的被测磁感应强度分量为B＝Bmsinωbt (T)

[0034] 则每匝矩形导电回路面积的变化为

[0035] ds/dt＝WdL/dt＝Wd(βV)/dt＝WβVmωacos(ωat+θ) (m2/t)[0036] θ是考虑到压电体3位移滞后于激励电压的相位。

[0037] 因此，输出信号为

[0038] Y＝NWβBmVmωacos(ωat+θ)sinωbt (V)

[0039] 当被测磁场为直流磁场时，输出信号为：

[0040] Y＝NWβBVmωacos(ωat+θ) (V)

[0041] 由此可见，直流磁场被调制成交流信号，低频磁场信号角频率被调制到ωa+ωb处和ωa-ωb处。通过锁定放大器可精确检测出被测磁场。

[0042] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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