[发明专利]检测超弱磁场的系统和方法、缓冲单元、激源单元

说明书

本发明为一种检测超弱磁场的系统和方法、缓冲单元、激源单元。所述检测超弱磁场的系统包括由一检测线圈所包围的一磁性阻抗组件，产生可编程上升/下降时间的脉冲信号的激源单元以驱动磁性阻抗组件，以及一信号检测模块以检测检测线圈上的信号，其中信号检测模块包括：具有可调整的带宽形状的一缓冲单元将检测线圈的输出信号整型，一信号放大单元将自缓冲单元的缓冲信号放大，一信号处理单元将信号放大单元放大后的信号施加可选择的算法，以输出检测结果，以及一控制单元连接信号处理单元，以产生激源单元、缓冲单元、信号放大单元和信号处理单元的控制参数。

技术领域

本发明是关于一种检测超弱磁场的系统和方法、缓冲单元、激源单元。

背景技术

最近，适于检测地磁的技术已经到了需要高灵敏度和高精度地检测非常弱的磁场，以扩大应用的范围。这类型的磁场检测组件磁性阻抗（Magnetic Impedance,MI）组件已引起人们的注意。与已知的磁场检测用的MI组件的方法，该方法是施加一高频电流给磁性组件和检测由曲绕或布置在磁性组件附近的检测线圈所产生的一电压信号。

图1说明一用于检测磁场的现有技术的基本电路图。参考图1，用虚线包围的振荡电路11产生一脉冲振荡，经由反相器12和电流调整电阻13的方式将电流流到MI组件14。然后，取出在MI组件14所造成的磁通量的变化产生曲绕在MI组件14的周围检测线圈15中电压的变化。检测线圈15的一端连接到接地端，而另一端连接到由一峰值检测二极管和一个RC电路所形成的一个波形检测电路16，以使得一个振幅调变磁场信号可从波形检测电路16中取出。相对地，磁场信号可以通过和一模拟开关与一保持电容建置的振荡电路11振荡的上升和下降的同步地同步检测。然后一个零外磁场特征的一个电压Vso以及与电压Vso相匹配的一个参考电压被选中，此是经由一个放大器17和在电源电压和接地端子之间插入的一可变电阻18。因此，输出电压是在放大器的输出端进行手动调整。

然而，Vso常因周围环境的变化而改变。在这种情况下，难以手动调整输出电压。如果检测线圈上的信号是尖锐的峰顶部，峰值检测的取样抖动也会导致高的信号变化。如果磁场不顺畅或磁场变化显著，即使加上非线性效应，它也无法优化信号的检测。因此，此种用于检测磁场的磁场检测电路无法检测到非常弱的磁场，特别是对于检测次mG（毫高斯）的磁场或嘈杂的磁场。针对现代的应用，特别是空中鼠标，陀螺仪等应用，此种检测技术将导致较大的误差。

针对某些情况，上述的现有检测磁场技术具有无法处理的缺点，尤其是振荡电路的组件固有噪声，取样抖动引起的峰值电压变化的噪声，影响非外部磁场特性的线圈负载效应，以及弱磁场等情况。因此，有必要设计具有高灵活性和可靠性的磁场检测技术。

发明内容

本发明实施例提供关于一种检测超弱磁场的系统和方法、缓冲单元、激源单元。所述方案使用一磁性阻抗组件来检测外部磁场的强度，其中磁性阻抗组件的阻抗依据外部磁场的变化而变动。更具体地说，本发明是关于由地磁或非常弱的电流产生非常弱的磁场的高灵敏度和高精度的检测技术。

本发明的一实施例是关于一种检测磁场的系统。该系统包括：由一检测线圈所包围的一磁性阻抗组件，产生可编程上升/下降时间的脉冲信号的激源单元以驱动磁性阻抗组件，以及一信号检测模块以检测检测线圈上的信号，其中信号检测模块包括：具有可调整的带宽形状的一缓冲单元将检测线圈的输出信号整型，一信号放大单元将缓冲单元输出的缓冲信号放大，一信号处理单元将信号放大单元放大后的信号施加可选择的算法，以输出检测结果，以及一控制单元连接信号处理单元，以产生激源单元、缓冲单元、信号放大单元和信号处理单元的控制参数。

进一步地，所述激源单元包括施加两个电压于两个开关耦接两个并联RC电路。

进一步地，所述缓冲单元提供一个选择的带宽的频率响应该检测线圈来减少因峰值取样抖动的信号的变化。

进一步地，所述信号放大单元包括一个取样和保持电路和一个斩波可编程增益放大器。