[发明专利]一种基于Offset反馈电路的磁阻磁强计

说明书

技术领域

本发明属于磁场探测技术领域，涉及提高磁阻磁强计性能的电路设计技术，适用于稳定电路的工作状态和放大倍数，减小非线性失真，提高磁阻磁强计的灵敏度和线性度，扩展频带等，具体涉及一种基于Offset反馈电路的磁阻磁强计。

背景技术

磁场测量技术作为一门独立的科学，在科学研究、国防建设、工业生产、日常生活等领域起到了重要作用。其中，磁场测量技术广泛应用于地球物理、空间技术、军事工程、工业、生物学、医学、考古学等许多领域。因此，研究和发展高精度、稳定性好、使用简单，成本低廉、低功耗的磁场测量仪器有着深远的意义。在科技工作中，研究和测定地磁场及其随时间变化的仪器、测定磁异常及研究磁性的仪器、测定磁场强度的仪器等统称磁强计。从工作原理角度，磁强计的种类包括磁通门、质子旋进、光泵、霍尔效应、磁阻等。磁阻磁强计的工作原理是利用各向异性磁阻效应，磁阻传感器是以硅作为衬底，在其上制作四个相同的铁镍合金带形成惠斯通电桥。当通电磁性薄膜置于外加磁场中时，薄膜电阻将会发生变化。当空间磁场为零时，四片薄膜电阻均为R，电桥供电电源V_C驱动薄膜中的电流，当外界施加磁场M时，薄膜的磁化状态发生变化，磁化方向顺着电流的方向，相对放置的两片薄膜的电阻减小ΔR，另外两片薄膜电阻的磁化方向与电流方向相反，电阻增大ΔR。在线性范围内，输出电压与桥路供电电压和被测磁场的关系分别为和V_OUT＝V_C*H*S。式中R为半导体薄膜电阻值，ΔR为阻值变化量，H为外加磁场值，S为磁阻传感器的灵敏度，可以得出即在线性范围内，输出电压V_OUT和被测磁场强度H成正比。

目前磁阻磁强计系统的体积小，成本低，应用广泛。不足之处在于：磁阻磁强计在分辨率和灵敏度等方面有待提高。本发明改进磁阻磁强计电路设计，提高磁阻磁强计的分辨率和灵敏度。使磁阻磁强计能够更广泛的应用于探矿、地下钻孔、位置检测、航海系统等方面。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术的磁阻磁强计系统在分辨率和灵敏度等方面不足，从而提供一种基于Offset反馈电路的磁阻磁强计。

为实现上述目的，本发明提供一种基于Offset反馈电路磁阻磁强计，包含：磁阻传感器和包含信号处理子系统及低通滤波电路的电路系统，所述信号处理子系统进一步包含一积分电路，其特征在于，

所述电路系统还包含一Offset反馈电路，该Offset反馈电路输入端与所述积分电路的输出端相连，输出端与所述磁阻传感器的一输入端相连接；

其中，所述信号处理子系统、Offset反馈电路和所述磁阻传感器形成一闭环回路，用于稳定系统工作状态扩展频带。

上述技术方案中，所述信号处理子系统还包含前级放大电路；所述前级放大电路、积分电路和所述低通滤波器依次串联连接；所述前级放大器输入端与所述磁阻传感器的一输出端相连，所述低通滤波电路的输出端作为整个磁阻磁强计的输出端。

可选的，所述信号处理子系统、Offset反馈电路和磁阻传感器形成一闭环回路，使所述磁阻磁强计工作于闭环反馈模式下，用于稳定系统工作状态和放大倍数，减小非线性失真，提高磁阻磁强计的灵敏度和线性度，扩展频带等。

可选的，所述Offset反馈电路包含串联连接的稳压电路和U/I转换电路；所述稳压电路输入端与所述积分电路输出端相连，所述U/I转换电路的输出端与所述磁阻传感器的一输入端相连，用于将转化得到的电流信号以负反馈的方式接到所述磁阻传感器的磁场偏置电流带上使磁阻传感器工作在“零磁场”。

优化的，如果所述前级放大电路与所述积分电路之间还依次串联连接交流耦合电路和相敏解调电路时，所述磁阻磁强计还包含：S/R激励电路，用于使磁阻磁强计系统工作于交流耦合模式。

可选的，所述S/R激励电路包含依次串联的晶振电路、分频电路和脉冲发生电路；其中，所述脉冲发生电路的输出端为所述S/R激励电路的输出端，该输出端与所述磁阻传感器的一输入端相连。

所述信号处理子系统还可为依次串联连接的前级放大电路、交流耦合电路、相敏解调电路和积分电路。