[发明专利]宽频带感应式磁场传感器

权利要求书

1.宽频带感应式磁场传感器，其特征在于，包括激励线圈、感应线圈、磁通门磁芯和TMR传感器；磁通门磁芯是一个空心圆柱体，激励线圈、感应线圈绕制于磁通门磁芯的表面上，激励线圈与感应线圈正交绕制；激励线圈穿过磁通门磁芯圆柱体的上、下圆周面，紧密排列缠绕在磁通门磁芯圆柱体侧壁上，将整个圆柱体侧壁排列满；感应线圈平行于磁通门磁芯圆柱体的上、下圆周面，在圆柱体侧壁表面任意位置处紧密排列绕制；激励线圈和感应线圈都需要紧密排列，以避免信号互扰；在激励线圈与感应线圈的交汇处，感应线圈更贴近磁通门磁芯，激励线圈在外侧；TMR传感器使用无磁基板固定在磁通门磁芯内壁中心，TMR传感器的敏感轴与磁通门磁芯轴线平行放置；

激励线圈在外部激励信号的作用下，感应线圈输出与低频磁场相关的感应电信号，TMR传感器输出与高频磁场相关的感应电信号，从而实现对矢量磁场的宽频带测量。

2.根据权利要求1所述的宽频带感应式磁场传感器，其特征在于，低频磁场测量由磁通门传感器组件完成，磁通门传感器组件包括激励线圈、感应线圈以及磁通门磁芯；对激励线圈通入音频段正弦或方波激励信号，磁通门磁芯的磁感应强度被激励信号调制，调制后磁化强度被感应线圈采集，感应线圈向外输出与磁通门磁芯上磁化强度同步变化的电信号；激励线圈的激励信号为：

V＝V_acsin(2πft)，

其中，V为激励信号，V_ac为激励信号幅度峰峰值，f为激励信号频率，t为持续时间。

3.根据权利要求1所述的宽频带感应式磁场传感器，其特征在于，高频磁场测量由TMR传感器组件完成，TMR传感器组件包括激励线圈、磁通门磁芯以及TMR传感器；TMR传感器内部由4组磁阻器件构成的文氏电桥，磁阻器件电阻随其轴向上磁场感应强度变化而变化，TMR传感器的输出为随磁场线性变化的电压；在激励线圈的激励下，磁通门磁芯对在TMR传感器周围产生磁聚通效应，并对磁场调制，该条件下TMR传感器的输出电压为：

V_TMR＝MRi_ac＝2πfMRCV_acsin(2πft)，

其中，V_TMR为TMR磁传感器4输出电压信号，MR为TMR传感器的磁阻器件磁阻大小，i_ac为TMR传感器的磁阻结电流，C为比例常数。

4.根据权利要求3所述的宽频带感应式磁场传感器，其特征在于，TMR传感器对低频磁场测量被调制到频率f段，避免低频1/f噪声干扰，提高了低频测量灵敏度；由于磁通聚集的作用传感器穿过磁通量增加了G倍：

其中，变量为：B_gap为磁通聚集器中穿过TMR感应磁场，B_ext在外磁场下穿过TMR磁通，随着磁通量的增加，TMR磁阻传感器灵敏度得到加强。