[发明专利]一种双差式低噪声微弱磁信号采集处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁信号测量领域，具体涉及一种双差式低噪声微弱磁信号采集处理装置。

背景技术

随着科技的不断发展与人们生活水平的不断提高，微弱磁场在世界范围内的使用越来越广泛，利用高精度检测技术实现对微弱磁信号分析，尤其是在人体微磁场检测、生物磁信号测量、地磁导航、地磁场测量、空间磁场测量等领域起到非常重要的作用。磁传感器是一种能把磁场转换成相应电信号的转换器。用来实现磁传感器的原理有很多，例如霍尔效应、磁阻效应、巨磁阻效应、巨磁阻抗效应、核进动、超导量子干涉仪、磁弹性效应等。

在超高精度磁测量领域，磁信号的测量具有重要意义。例如，人体微磁信号的测量对于分析人体健康状况起到里程碑的意义。典型的心脏磁场为10^-9-10^-10特斯拉(T)，脑磁场为10^-11-10^-12T，目前能够真正满足检测10^-12T量级测量精度的磁传感器有光泵磁强计、探测线圈磁强计、磁通门磁强计、巨磁阻抗磁强计、超导量子干涉仪(SQUID)。

由于我们身边有各种各样的电磁场干扰，这些磁场在我们采集有用信号时会产生较大的误差影响，并且如果要采集的是信号比较弱的微弱电磁场时，很可能我们经过放大电路以后用示波器观察到的全部都是噪声信号，有用信号全部“隐藏”在了这些噪声信号当中。当然，我们可以采取金属隔离法来在一个密闭的环境中去测量采集有用的信号，但是这会存在最基本的俩个问题：第一，只要我们运用电子设备就会对有用信号造成干扰。第二，建造一个能达到标准要求的金属隔离屋难度太大。

为消除噪声的干扰问题，本专利提出了一种利用新的测量线性的微弱磁场的传感器。利用差分法消除线性地磁外的其他脉冲噪声干扰。

发明内容

针对上述问题，本发明希望提供一种新的双差式低噪声微弱信号采集处理装置，其能够消除噪声干扰的影响。

具体而言，本发明提供了一种双差式低噪声微弱信号采集处理装置，所述微磁信号采集处理装置包括：采集装置、双差装置、偏置装置、置位复位装置，其特征在于，

所述采集装置包括第一采集电路和第二采集电路，每个采集电路包括一个由磁敏电阻和普通电阻构成的电桥；

所述双差装置接收由两个采集电路所采集的信号，并且对所述信号进行减法处理；

所述偏置装置包括地磁场测量装置和磁场发生装置，用于根据地磁场的强度产生抵消磁场；

所述置位复位装置包括螺线圈和置位复位电源，用于生成强磁场。

进一步地，所述第一采集电路包括第一电阻、第二电阻、第一磁敏电阻和第二磁敏电阻，所述第一电阻和所述第一磁敏电阻顺序串联连接构成所述第一采集电路的第一桥，所述第二磁敏电阻与所述第二电阻顺序串联连接构成所述第一采集电路的第二桥，所述第一桥和所述第二桥并联连接，并且两桥的第一端连接至电源VCC，第二端接地。

进一步地，所述第二采集电路包括第三电阻、第四电阻、第三磁敏电阻、第四磁敏电阻、第一电容和第二电容，所述第三电阻和所述第三磁敏电阻顺序串联连接构成所述第二采集电路的第一桥，所述第四磁敏电阻与所述第四电阻顺序串联连接构成所述第二采集电路的第二桥，并且所述第二采集电路的第一桥和所述第二采集电路的第二桥并联连接，且两桥的第一端连接至电源VCC，第二端接地，所述第二采集电路的第一桥的中点连接至第一电容，所述第二采集电路的第二桥的中点连接至第二电容。

进一步地，所述双差装置包括第一减法电路和第二减法电路，所述第一减法电路包括电阻R1、R2、R3、减法器LM358，所述第一采集电路的第一桥的中点通过所述电阻R1连接至所述减法器LM358的正输入端，所述第二采集电路的第二桥的中点通过所述第一电容和所述电阻R2连接至所述减法器LM358的负输入端。

进一步地，所述第二减法电路包括电阻R4、R5、R6和第二减法器LM358，所述第一采集电路的第二桥的中点通过电阻R4连接至所述第二减法器LM358的正输入端，所述第一采集电路的第二桥的中点通过所述第二电容和所述电阻R5连接至所述第二减法器LM358的负输入端。

进一步地，所述地磁测量装置能够测量出地磁场的强度和方向，所述磁场发生装置基于所述地磁测量装置所测出的地磁场的强度和方向产生与所述地磁场大小相等、方向相反的磁场，以抵消所述地磁场的影响。