智能磁传感器和基于智能磁传感器的车辆检测方法_2

文档序号:9348972阅读:来源:国知局
骨架中心埋入所述非晶丝,所述非晶丝与绕线轴同心放置。
[0026]优选的,所述非晶丝对称通过绕线轴中心与导体焊盘焊接;所述导线缠绕在绕线轴上构成激励线圈和检测线圈,并与导体焊盘焊接。
[0027]优选的,所述非晶丝采用Co-Fe-M-S1-B非晶丝材料制成,所述非晶丝外层包覆一层玻璃。
[0028]优选的,所述非晶丝的非晶材料断裂拉伸强度为3000Mpa,非晶丝外层包覆一层玻璃;所述非晶丝两端在注塑前剥除玻璃层。
[0029]优选的,所述非晶丝采用Co-Fe-M-S1-B非晶丝材料,其响应速度小于10纳秒,灵敏度高(满量程输出100mV左右)、长度小于5毫米,直径范围为:30微米-100微米。
[0030]优选的,所述非晶丝焊盘和导体焊盘的厚度为0.lmm-0.2mm ;所述导体焊盘的材料与非晶丝的材料相适应,用以保证导电性和焊接性;所述导体焊盘的电极材料优选采用镀金或沉金。
[0031]优选的,所述骨架材质为LCP或PEI ;所述绕线轴直径为Φ0.3±0.02mm ;
[0032]优选的,所述骨架可以制成一哑铃形状,中间设置为绕线轴,用来绕制导线线圈。
[0033]优选的,所述骨架上设置有2个非晶丝焊盘、4个导体焊盘;
[0034]所述2个非晶丝焊盘分别位于所述探头的两端顶侧,所述4个导体焊盘位于所述探头的中部,相对于绕线轴对称设置,并设置于靠近绕线轴一侧。
[0035]优选的,所述磁传感器探头通过MEMS工艺制造,在硅晶上设计,并预制出6个绑定点,所述6个绑定点包括2个非晶丝焊盘和4个导体焊盘。
[0036]优选的,当所述磁传感器探头用于检测导线等金属物体时,该探头设置为中空的环形或弧形。
[0037]本发明还提供了一种基于智能磁传感器的车辆检测方法,其使用到如权利要求1-10中任一所述的智能磁传感器,该方法包括如下步骤:
[0038]将所述智能磁传感器设置在车辆检测地点;以一预设采样速率检测所述车辆检测地点地磁场信号的变化;并在地磁场增高的变化率超过阈值时,发出车辆驶入信号;当地磁场降低的变化率超过阈值时,发出车辆驶出信号。
[0039]优选的,在该方法中,发出车辆驶入信号的同时进行计时,并在发出车辆驶出信号时,停止计时,从而获取车辆停留的时长,并发送时长信号。
[0040]优选的,检测可以设定一不同的时间阈值,当检测停车时,阈值可以较长,检测高速公路车辆时,阈值可以较短;当时间小于某一阈值时,默认为同一辆车的不同轮胎造成的扰动,也可以根据在该时间阈值以内的轮胎扰动次数,简单确定车辆的类型。
[0041]优选的,该方法进一步包括在所述智能磁传感器处平行设置压电传感器;其特征在于:在智能磁传感器检测地磁场变化信号的同时,压电传感器检测车辆轮胎对压电传感器产生的压力信号;在所述车辆停留时长内,对所述压力信号进行积分运算,获取车辆重量?目息O
[0042]本发明提供的技术方案具有以下优势:
[0043]1、本发明的磁传感器探头,其响应速度小于10纳秒,灵敏度高(满量程输出100mV左右)、体积小、耐腐蚀、抗冲击能力强;
[0044]2、本发明提供的智能磁传感器,由于探头采用非晶丝技术,形状可以多变,可以设计为盒装、弧形或圆形等,能够适应车辆、导线检测、钢缆检测等多种情形,具有良好的适用性;
[0045]3、本发明通过将RFID作为独立的模块,调整芯片,以及对非晶丝磁路和电路进行整合,降低了功耗,增加功率,并将波形调整为方便捕捉和采集峰值的调制波形式,解决的现有技术中出现的问题。
【附图说明】
[0046]图1为智能磁传感器的电路框图;
[0047]图2为本发明实施例的GMI检测单元接口示例图;
[0048]图3为本发明实施例的测头单元示例图;
[0049]图4为本发明实施例的通过MEMS工艺制作的测头单元示例图;
[0050]图5为本发明实施例的检测电路结构图;
[0051]图6为本发明实施例的补偿电路结构图;
[0052]图7为本发明实施例的检测电路、补偿电路一改进示例图;
[0053]图8为磁场与磁传感器特性曲线图;
[0054]图9为本发明实施例的骨架的一示例图;
[0055]图10为本发明实施例的焊盘示例图;
[0056]图11为本发明实施例的非晶丝剖面示例图;
[0057]图12为本发明实施例的磁传感器的盒式封装示例图;
[0058]图13为本发明实施例的基于智能磁传感器的车辆检测装置示例图;
[0059]图14为本发明实施例的智能磁传感器检测车辆对磁场扰动的示例图。
【具体实施方式】
[0060]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓,下述具体实施例或【具体实施方式】,是本发明为进一步解释具体的
【发明内容】
而列举的一系列优化的设置方式,是对权利要求的进一步解释,而本发明的保护范围并不限于下列具体实施例的描述,并且该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的,除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时,下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式,而不作为限定本发明的保护范围的理解。
[0061]实施例1
[0062]如图1为本发明的智能磁传感器的电路框图,在该具体实施例中,如图1所示,本发明提供了一种智能磁传感器,所述磁传感器包括MCU电路、GMI检测单元、补偿电路、检测电路和管理电路;所述GMI检测单元与所述补偿电路、检测电路连接,所述管理电路分别与所述补偿电路、检测电路、MCU电路连接;其中,所述GMI检测单元用于检测磁信号;所述补偿电路用于对GMI检测单元所检测到的磁信号进行磁补偿;所述检测电路用于检测出所述GMI检测单元所处的环境磁场;所述管理电路用于GMI检测单元所检测出的磁信号的放大处理,并对补偿电路和检测电路进行管理;所述MCU电路用于控制管理电路,实现管理电路对所述GMI检测单元、补偿电路和检测电路的管理控制。
[0063]在一具体的实施方式中,所述GMI检测单元进一步包括:测头单元、电源输入模块、保护接地模块、信号输出模块。
[0064]如图2所示,GMI检测单元,其包括:测头单元、电源输入模块,及保护接地模块,信号输出模块,四个部分整合在了一个方盒子里。为适合电器连接,1、2、3、4连接端部分,被设计可以和4pin的金手指连接端子连接,也可以利用5、6分立连接。
[0065]在一具体的实施方式中,如图3所示,所述测头单元包括非晶丝焊盘、导体焊盘、导线、非晶丝、绕线轴和骨架;所述非晶丝对称通过绕线轴中心与非晶丝焊盘焊接;所述导线缠绕在绕线轴上构成激励线圈和检测线圈,并与导体焊盘焊接。图3中,骨架可以设置成哑铃的形状,并采用LCP材料,当然此处也可以采用PEI材料等其他材料制作,需要声明,图3中的骨架仅作为一种优选的【具体实施方式】进行展示,该骨架可以也可以设置成为弧形、圆形等其他的形状,从而方便不同的使用环境和被检测物,例如,当作为一般的磁传感器进行例如车辆等检测时,可以做成哑铃状、矩形、菱形等形状,只要方便磁传感器的装配即可,这样可以方便地将智能磁传感器埋于地下或嵌入其他物体中,方便检测;此外,骨架也可以做成弧形或圆形,这样,整个探头即可以成为中空的环形或弧形,对于检测导线等金属物体更为方便;当然,本领域技术人员也可以根据具体的使用环境对骨架形状进行适当的改进,但应当声明的是,这些改进均应视为落入本申请的保护范围之内。
[0066]在一具体的实施方式中,所述导线为金属导线;该导线也即绕在非晶丝外侧的线圈导线;所述金属为铜、铝、银等,也可以采用其他的金属导体,此处不再赘述;所述测头单元采用MEMS工艺封装,图4为一示例性的通过MEMS工艺封装制作的测头单元示例图,基于MEMS工艺的GMI检测单元中的测头单元,该测头利用MEMS工艺生产,在6英寸硅晶圆上设计数量超过400个,并且预制出6个经过特殊材料选择的绑定点。该方法利用半导体工艺,通过绑定点和敏感材料的匹配设计,有效提高了工艺一致性和焊接质量。
[0067]在一具体的实施方式中,如图5所示,所述检测电路包括磁异常检出电路、磁检出线圈、检出放大电路、温度补偿电路;所述磁异常检出电路与磁检出线圈连接,以检测磁场变化;所述温度补偿电路与磁异常检出电路连接,并根据磁异常检出电路的输出进行温度补偿,并将补偿量反馈给磁异常检出电路;温度补偿电路将温度补偿后的输出值输出给检出放大电路,所述检出放大电路将放大后的检出值传输给补偿电路。图5中,磁敏亚纳米金属
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