[发明专利]一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的系统及方法

说明书

本发明提供了一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的系统及方法，包括Overhauser磁传感器、传感器激励单元、FID信号处理单元和供电电池；Overhauser磁传感器的信号激励端连接传感器激励单元中的射频激励信号，信号接收端通过单刀双掷开关连接到直流脉冲激励端以及FID信号处理单元，通过控制单刀双掷开关选择Overhauser磁传感器信号连接通路。先利用LC谐振与窄带滤波器限制拉莫尔信号的频带，进行一次降噪，使用时频峰值滤波算法对拉莫尔信号进行二次降噪和信号重建，可以进一步抑制随机噪声以及调理电路引入的噪声，大幅度提高拉莫尔信号信噪比。

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信 号信噪比的系统及方法。

背景技术

Overhauser磁传感器是基于核磁共振以及电子顺磁共振原理的高精度磁场测量传感器， 可用于地磁场观测、地质资源勘查、地下未爆弹探测等领域。其工作原理是利用高频激励 与短暂直流激励作用于传感器内部自由基溶液，撤去直流激励后，自由基溶液中的质子会 绕着地磁场方向做旋进运动，通过一组反向串联的感应线圈接收拉莫尔旋进信号，该旋进 信号的频率与地磁场总场值成固定关系，可以通过测量拉莫尔旋进信号的频率进而测量地 磁场，因此Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号的信噪比会直接影响地磁场总场值测量的 准确性。

目前，Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号提高信噪比的方法主要集中在电路硬件方 面，通过LC谐振、窄带滤波等滤波电路提高拉莫尔信号信噪比，虽然可以有效缩短频带带 宽，提高信噪比，但是仍然存在以下问题：1)针对随机噪声却没有很好的抑制；2)硬件电路会引入电路噪声，增加新的噪声源，难以得到更高信噪比的拉莫尔旋进信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述目前Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号的 信噪比不高的技术问题，提供一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的系统 及方法解决上述技术缺陷。

一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的系统，包括Overhauser磁传感 器、传感器激励单元、FID信号处理单元和供电电池；Overhauser磁传感器的信号激励端 连接传感器激励单元中的射频激励信号，信号接收端通过单刀双掷开关连接到直流脉冲激 励端以及FID信号处理单元，通过控制单刀双掷开关选择Overhauser磁传感器信号连接通 路。

进一步的，传感器激励单元包括射频激励以及直流脉冲激励，射频激励是由DDS信号 发生器产生的60.7MHz正弦信号，直流脉冲激励是由门控开关产生的微妙级直流信号。

进一步的，FID信号处理单元包括调谐电容、JEFT放大器、窄带滤波器、ADC和数字信号处理器；调谐电容与Overhauser磁传感器内部电感线圈组成LC谐振网络，对拉莫尔 旋进信号选频，JEFT放大器连接在LC谐振网络之后，将拉莫尔旋进信号进行放大，窄带 滤波器连接在放大器电路之后，用于限制拉莫尔旋进信号带宽，对拉莫尔信号进行初步降 噪。16位ADC模数转换电路连接在滤波器之后，将连续的拉莫尔信号离散化、数字化， 模数转换的结果被送至数字信号处理器，该模块用于对离散化的拉莫尔旋进信号进行滤波， 利用视频峰值滤波算法对拉莫尔旋进信号进行二次降噪，提高信噪比。

一种提高Overhauser磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的方法，基于一种提高Overhauser 磁传感器拉莫尔旋进信号信噪比的系统实现，包括：

S1、利用传感器激励单元激发Overhauser磁传感器，使其产生拉莫尔旋进信号；

S2、利用LC串联谐振、窄带滤波器等硬件电路对步骤一所得到的拉莫尔旋进信号进 行初步降噪，限制拉莫尔旋进信号的频带宽度，降低传感器热噪声、接触噪声以及高频噪 声；