調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置制造方法及圖紙

技術編號：44420755 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-02-28 18:36

本發明專利技術公開了調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，可用于光學磁場傳感器的傳感性能改善，包括有封裝組件，以及安裝在封裝組件內部的圓柱形光學傳感器探頭，在所述封裝組件上且位于圓柱形光學傳感器探頭的兩側均安裝有能夠相向或者相反運動的磁片。本申請通過在圓柱形光學傳感器探頭的兩側安裝能夠兩組能夠相向移動或者相反移動的磁片，從而能夠施加可調節的偏置磁場，使探頭的磁化過程變得平滑，改善傳感器傳感穩定性，提高測量精度，調節測量靈敏度的目的，原理簡單、便于廣泛推廣。

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【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學傳感測量，具體涉及調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置。

技術介紹

1、基于法拉第效應的光學磁場傳感器是一種高精度，抗干擾能力強，寬頻譜的磁場測量技術。法拉第效應是指，在通過磁場中的磁光介質時，線偏振光的偏轉角度會發生旋轉，旋轉角度與光傳播方向的磁場分量線性和相關。理想條件下，法拉第旋轉角可以表達為：

2、θ＝blv

3、其中，θ表示法拉第旋轉角，b表示晶體中的磁感應強度，l表示晶體的長度，v表示晶體的費爾德常數。

4、傳感器的基本原理如圖1所示：光通過起偏器變成線偏振光后，從晶體的一面進入，在晶體內部與磁場相互作用產生偏轉，再從另一面出射，經過檢偏器，最后由探測器將光強信號轉化為電信號。法拉第旋轉角反映的是介質內的磁化強度，并不是空間中的磁感應強度。

5、根據馬呂斯定律，理想條件下出射偏振光的光強可以表示為：

6、i1＝i0cos2(φ-β)

7、其中，i0表示入射線偏振光的光強，i1表示通過檢偏器的透射光強，表示起偏器與檢偏器透光軸之間的夾角，β表示法拉第旋轉角。當β較小時，為使系統獲得最高靈敏度，通常取

8、晶體內的磁化強度分布受到外場磁場強度和晶體磁化導致的退磁化場共同影響。對橢球形的均勻介質，介質的磁化強度m與空間磁場強度h的關系可以表示為：

9、h＝χm

10、磁疇是磁性材料中廣泛存在的一種小型自發磁化區。晶體的宏觀磁化強度等于各個方向磁疇的磁化強度的矢量和：

11、</p>

12、其中，m表示光程，n表示晶體內磁疇的數量，mi表示第i個磁疇的磁化強度，vi表示第i個磁疇的體積占比。

13、以在光學磁場傳感器中常用的亞鐵磁性晶體yig為例，當未施加外部磁場時，晶體內磁疇的自發磁化方向不同，但由于體積相等，磁性相互抵消而不顯磁性。當施加磁場較小時，與磁場方向同向的磁疇體積迅速變大，其他方向的磁疇體積占比減小，晶體展現出磁性。當磁場繼續增大，與磁場方向不同的磁疇消失，剩余磁疇的磁化方向逐漸向磁場方向靠攏。當磁場繼續增大時，所有磁疇方向漸漸指向磁場方向，晶體磁化強度不再隨外加磁場增大而增大，達到了磁化飽和。

14、在磁場較小時，磁化在磁疇體積快速變化階段，由于磁疇壁收到釘扎場的限制，其移動往往具有不連續性，在此階段的晶體磁化強度變化不平穩，導致傳感器的響應靈敏度較差。

15、經研究發現，在垂直于光傳播的方向施加一個偏置直流磁場，可以改變傳感器的測量范圍與傳感性能。在變化的外施磁場下，晶體內的磁疇狀態變化包含磁疇壁移動與磁疇指向旋轉。一方面，偏置磁場可使晶體內磁疇有序排布，使磁疇在變化的外施磁場下僅發生磁疇指向旋轉，改善響應的穩定性；另一方面，由于晶體的非線性、各向異性磁化特性與磁飽和現象，垂直于磁場測量方向的偏置磁場也將對傳感器的響應造成影響。

16、對圓柱體晶體，其內部的磁化強度呈現非均勻分布，沿平行于軸線與垂直于軸線方向施加磁場，晶體磁化的難易程度存在較大差異。因此，在垂直于圓柱軸向方向施加偏置磁場，也將對晶體沿軸線方向的磁化特性造成影響，且其影響程度取決于偏置磁場的強度，基于此本專利技術提出一種調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置。

技術實現思路

1、本專利技術所要解決的技術問題在于：如何通過調節圓柱體光學晶體內在的磁化變化，來改變圓柱型光學晶體的靈敏度。

2、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：

3、調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，包括有封裝組件，以及安裝在封裝組件內部的圓柱形光學傳感器探頭，在所述封裝組件上且位于圓柱形光學傳感器探頭的兩側均安裝有能夠相向或者相反運動的磁片。

4、本申請通過在圓柱形光學傳感器探頭的兩側安裝能夠兩組能夠相向移動或者相反移動的磁片，從而能夠施加可調節的偏置磁場，使探頭的磁化過程變得平滑，改善傳感器傳感穩定性，提高測量精度，調節測量靈敏度的目的，原理簡單、便于廣泛推廣。

5、作為本專利技術進一步的方案：在所述封裝組件上安裝用來驅動兩個磁片移動的驅動組件。

6、作為本專利技術進一步的方案：所述驅動組件包括有安裝在封裝組件背部的主動齒輪，主動齒輪上下兩端均嚙合連接有從動齒條，所述從動齒條的端部通過滑桿與兩組磁片連接。

7、作為本專利技術進一步的方案：在所述封裝組件上開設有用于磁片移動的滑槽，所述滑桿能夠穿過滑槽與磁片連接。

8、作為本專利技術進一步的方案：所述驅動組件采用兩組直線氣缸，兩組直線氣缸分別連接兩組磁片，并能夠驅動兩組磁片相向或者相反運動。

9、作為本專利技術進一步的方案：所述驅動氣缸采用兩組滾珠絲桿，兩組滾珠絲桿分別連接兩組磁片，并能夠驅動兩組磁片相向或者相反運動。

10、作為本專利技術進一步的方案：兩組所述磁片對稱式設置在圓柱形光學傳感器探頭的兩側。

11、作為本專利技術進一步的方案：所述封裝組件包括有下封裝蓋板以及與其扣合連接的上封裝蓋板，其中下封裝蓋板上開設有安裝凹槽，中間開設有下傳感探頭安裝槽，所述上封裝蓋板上設置有安裝凸扣，中間開設有上傳感探頭安裝槽；

12、所述圓柱形光學傳感器探頭置于下傳感探頭安裝槽以及上傳感探頭安裝槽之間，所述安裝凹槽能夠與安裝凸扣扣合。

13、作為本專利技術進一步的方案：所述下封裝蓋板的兩側均設有下沉的外承載板，在外承載板上安裝有能夠移動的磁片夾，所述磁片安裝在磁片夾內。

14、作為本專利技術進一步的方案：所述磁片從磁片夾的頂部凸出，且兩組磁片朝向圓柱形光學傳感器探頭垂直方向施加磁場。

15、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：

16、1.本申請通過在圓柱形光學傳感器探頭的兩側安裝能夠兩組能夠相向移動或者相反移動的磁片，從而能夠施加可調節的偏置磁場，改善晶體在測量磁場中的磁化平滑程度，從而提高傳感器的穩定性，提高測量精度，通過調節永磁體與晶體的距離，改變晶體處的偏置磁場強度，可實現傳感器的靈敏度調節，本專利技術著重適用于改善光學晶體在外磁場引起的磁化變化，提高傳感器精度，調節傳感器靈敏度，安全高效；

17、2.本申請可以通過設置主動齒輪與從動齒條，從動齒條再通過滑桿與磁片連接，通過調節主動齒輪能夠帶動兩條從動齒條進行轉動，齒條與齒輪的驅動配合從而改變兩磁片之間的間距，其齒輪齒條精準度較高，進而提高測量精度；

18、3.本申請還選擇直線氣缸來改變兩磁片之間的間距，直線氣缸的移動精準度較高，進而能夠提高測量精度；

19、4.本申請還選擇直線氣缸來改變兩磁片之間的間距，直線氣缸的移動精準度較高，進而能夠提高測量精度；

20、5.本申請通過設置上封裝蓋板以及下封裝蓋板，上封裝蓋板以及下封裝蓋板能夠將圓柱形光學傳感器探頭封裝在二者內部，將上下封裝頂蓋通過凹槽與凸扣一一對應的方式對傳感探頭進行封裝，從而能夠減少外部環境對傳感單元的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于，包括有封裝組件，以及安裝在封裝組件內部的圓柱形光學傳感器探頭(6)，在所述封裝組件上且位于圓柱形光學傳感器探頭(6)的兩側均安裝有能夠相向或者相反運動的磁片。

2.根據權利要求1所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：在所述封裝組件上安裝用來驅動兩個磁片移動的驅動組件。

3.根據權利要求2所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述驅動組件包括有安裝在封裝組件背部的主動齒輪(204)，主動齒輪(204)上下兩端均嚙合連接有從動齒條(203)，所述從動齒條(203)的端部通過滑桿(202)與兩組磁片連接。

4.根據權利要求3所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：在所述封裝組件上開設有用于磁片移動的滑槽(201)，所述滑桿(202)能夠穿過滑槽(201)與磁片連接。

5.根據權利要求2所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述驅動組件采用兩組直線氣缸，兩組直

6.根據權利要求2所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述驅動氣缸采用兩組滾珠絲桿，兩組滾珠絲桿分別連接兩組磁片，并能夠驅動兩組磁片相向或者相反運動。

7.根據權利要求1所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：兩組所述磁片對稱式設置在圓柱形光學傳感器探頭(6)的兩側。

8.根據權利要求1所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述封裝組件包括有下封裝蓋板(1)以及與其扣合連接的上封裝蓋板(5)，其中下封裝蓋板(1)上開設有安裝凹槽(102)，中間開設有下傳感探頭安裝槽(101)，所述上封裝蓋板(5)上設置有安裝凸扣(502)，中間開設有上傳感探頭安裝槽(501)；

9.根據權利要求8所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述下封裝蓋板(1)的兩側均設有下沉的外承載板(2)，在外承載板(2)上安裝有能夠移動的磁片夾(4)，所述磁片安裝在磁片夾(4)內。

10.根據權利要求9所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述磁片從磁片夾(4)的頂部凸出，且兩組磁片朝向圓柱形光學傳感器探頭(6)垂直方向施加磁場。

...

【技術特征摘要】

5.根據權利要求2所述的調節偏置磁場改變圓柱型光學傳感器靈敏度的封裝裝置，其特征在于：所述驅動組件采用兩組直線氣缸，兩組直線氣缸分別連接兩組磁片，并能夠驅動兩組磁片相向或者相反運動。

6.根據權利要求2所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝一鳴，楊海濤，吳杰，胡嘯宇，劉威，吳昊，趙毅，文韜，
申請(專利權)人：國網安徽省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：

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