[发明专利]一种磁传感器噪声无源测试方法

说明书

本发明公开了一种磁传感器噪声无源测试方法，该方法包括如下步骤：第一步，设置噪声测试系统工作参数；第二步，确定噪声测试系统对噪声的有效分析带宽；第三步，采集噪声测试系统自有噪声；第四步，采集磁传感器热噪声和噪声测试系统自有噪声叠加在一起的总噪声；第五步，提取磁传感器在无源时的热噪声频谱。本发明提出的一种磁传感器噪声无源测试方法能够获取磁传感器在无偏置电压源、无电流源和无激励磁场源时的本底噪声，为磁传感器在施加偏置电压源、电流源和激励磁场源的条件下进行的噪声测试提供了有效参考。

技术领域

本发明涉及传感器噪声测试技术领域，具体为一种磁传感器噪声无源测试方法。

背景技术

磁传感器常用于对微小磁场和微弱磁场的探测，磁场信号强度越弱，对磁传感器分辨能力要求就越高。磁传感器的本底噪声反映了其分辨力极限。为了准确获取磁传感器的分辨力极限，对磁传感器进行无源情况下的噪声测试是必不可少的。

发表于《JOURNAL OF APPLIED PHYSICS》期刊，名称为“Low-frequency noisemeasurements on commercial magnetoresistive magnetic field sensors”的论文，其采用低噪声放大器和动态信号分析仪进行磁传感器的噪声测试，并测试了多种型号的磁传感器的低频噪声。该文献中对多种型号的磁传感器进行低频噪声测试是在有偏置电压和直流偏置磁场的情况下进行的，并未对磁传感器在无源情况下的噪声进行测试。尽管其通过互相关法剔除了测试系统中的不相关噪声，但是磁传感器在有源情况下的噪声水平要高于在无源情况下的噪声水平。因此文献中通过测试获取的磁传感器噪声数据缺少当时测试环境下的有效参考。

目前暂无与本发明磁传感器噪声无源测试方法类似的专利及文献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前磁传感器在有源情况下进行的噪声测试无有效参考的问题，本发明提供一种磁传感器噪声无源测试方法。该方法通过在无源情况下对磁传感器进行噪声测试，为磁传感器在施加偏置电压源、电流源和激励磁场源的条件下进行的噪声测试提供了有效参考。

为了解决以上问题，本发明采用以下测试方法：

一种磁传感器噪声无源测试方法，包括如下步骤:

第一步：设置噪声测试系统的工作参数；

第二步：确定噪声测试系统对噪声的有效分析带宽；

第三步：采集噪声测试系统自有噪声，生成时域波形，并对该时域波形进行数据处理；

第四步：采集磁传感器热噪声和噪声测试系统自有噪声叠加在一起的总噪声，生成时域波形，并对该时域波形进行数据处理；

第五步：将第三步和第四步中经过数据处理后的时域波形转换为频域波形，提取金属膜电阻热噪声的噪声频谱。

进一步地，噪声测试系统包括低噪声放大器、数据采集卡和计算机。

进一步地，在第三步和第四步中，所述的数据处理过程是对采集的数据进行FFT(Fast Fourier Transform)数字滤波，将采集的数据带宽限制为0至10kHz，并保持整个数据处理过程中带宽不变。

进一步地，在第五步中，所述的时域波形转换为频域波形的过程是首先进行FFT，然后将磁传感器热噪声和噪声测试系统自有噪声叠加在一起的总噪声的功率谱与测试系统自有噪声的功率谱相减，剔除测试系统的自有噪声。

进一步地，噪声测试系统的工作环境温度范围为绝对温度290k至310k。

进一步地，低噪声放大器的放大倍数调节范围为1至20000倍。

进一步地，数据采集卡运行一次，采集的数据量为一百万至一千万。