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一种基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器


技术摘要:
本发明提供了一种基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器,在悬臂梁上设置磁热材料颗粒。工作时,悬臂梁在振源作用下发生振动。在待测交变磁场作用下,磁热材料颗粒发热,改变悬臂梁的力学特性,从而改变悬臂梁的共振频率与振幅,通过检测悬臂梁共振的频率与振幅实现磁场探  全部
背景技术:
磁场探测器在人类社会生活的各个方面发挥着越来越重要的作用。随着技术的发 展,人类对磁场探测技术的要求越来越高。传统的磁场探测器主要是基于霍尔效应、磁阻效 应、磁通门效应及隧道效应的。探索不同原理的、结构简单的高灵敏度磁场探测装置依然是 当前的需要。 中国发明专利申请201711457030.5“一种悬臂梁式磁传感器、其制备方法与使用 方法”提出一种基于悬臂梁的磁场探测装置。该发明在悬臂梁上设置磁致伸缩材料,在磁场 作用下,磁致伸缩材料膨胀,从而改变悬臂梁的共振频率或振幅,通过该共振频率或振幅的 变化,实现磁场测量。悬臂梁的共振频率依赖于悬臂梁的材料、质量、外形尺寸等。在该方案 中,磁致伸缩材料的膨胀会对悬臂梁产生拉力,但是对其外形的改变较小,也很难产生磁扭 矩;对其质量和材料均不会产生较大影响,所以该方案的灵敏度低。
技术实现要素:
为解决以上问题,本发明提供了一种基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器,该磁 场探测器包括振源、底座、悬臂梁、磁热材料颗粒。底座固定在振源上,悬臂梁的一端固定在 底座上,悬臂梁的另一端为自由端。磁热材料颗粒设置在悬臂梁上。工作时,悬臂梁在振源 作用下发生振动,在待测交变磁场作用下,磁热材料颗粒发热,改变悬臂梁的力学特性,从 而改变悬臂梁的振动频率与振幅,通过检测悬臂梁振动的频率与振幅实现磁场探测。 更进一步地,磁热材料颗粒为四氧化三铁纳米粒子,四氧化三铁纳米粒子的粒径 为10纳米-100纳米。 更进一步地,振源为压电晶振片,悬臂梁为半导体材料或金刚石。 更进一步地,在悬臂梁上设有凹槽。 更进一步地,凹槽不穿透悬臂梁。 更进一步地,磁热材料颗粒置于凹槽内。 更进一步地,凹槽的深度大于磁热材料颗粒的尺寸。 更进一步地,在磁热材料颗粒上层设置气凝胶材料。 本发明的有益效果:本发明提供了一种基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器,在 悬臂梁上设置磁热材料颗粒。工作时,悬臂梁在振源作用下发生振动。在待测交变磁场下, 磁热材料颗粒发热,改变悬臂梁的力学特性,从而改变悬臂梁的振动频率与振幅,通过检测 悬臂梁振动的频率与振幅实现磁场探测。由于悬臂梁的共振频率与其硬度等力学特性密切 相关,所以本发明的磁场探测灵敏度高。另外,本发明可以采用不同材料的悬臂梁及不同材 料的磁热材料颗粒以实现不同量程的高灵敏度磁场探测,在磁场探测领域具有良好的应用 前景。 3 CN 111580022 A 说 明 书 2/3 页 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。 附图说明 图1是基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器的示意图。 图2是又一种基于磁热效应的悬臂梁式磁场探测器的示意图。 图中:1、底座;2、悬臂梁;3、磁热材料颗粒;4、凹槽。
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