[发明专利]基于钴基非晶效应的数字三轴磁通门传感器

说明书

本发明公开了一种基于钴基非晶效应的数字三轴磁通门传感器，包括：三通道磁通门探头、激励电源模块、信号测量模块和反馈模块；所述三通道磁通门探头由激励线圈和感应线圈缠绕在钴基非晶丝上组成，所述激励线圈为所述三通道磁通门探头的输入端，所述感应线圈为所述三通道磁通门探头的输出端；所述激励电源模块与所述三通道磁通门探头模块的输入端连接，所述三通道磁通门探头的输出端与所述信号测量模块的输入端连接，所述信号测量模块的输出端与所述反馈模块的输入端连接。本发明能实现高精度、高稳定度、高分辨率的磁场测量。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于钴基非晶效应的数字三轴磁通门传感器。

背景技术

随着很多新型磁传感器研制成功，部分传统的磁传感器被逐渐淘汰，而磁通门传感器的研究虽比较早且很早就研制出应用到实际工程应用中。磁通门传感器是一种基于软磁材料非线性特性工作的矢量磁场测量设备，具有灵敏度高、可靠性好、结构简单、功耗低等优点，目前广泛用于低频弱磁场测量领域：地质勘探、导航、空间技术等。随着时代的发展，原有的磁通门传感器远不能满足需求，人们对磁场的测量已经从最初的定性测量向定量测量发展，磁通门传感器的研制也从模拟式向数字化发展、从传统磁芯材料向新型非晶材料发展、从最简单的单轴向三轴发展。

而目前磁通门传感器的问题主要体现在探头设计方面、信号处理方面以及多分量设计与校正方面。在磁通门传感器的探头设计方面，探头结构的优化以及磁芯材料的选择和参数设计都会对磁通门传感器的性能以及微型化产生直接的影响，而磁芯材料的研制受各方面的制约，导致国内在磁通门传感器的研制上突破不大。模拟磁通门传感器因模拟电路产生的温漂和零漂影响在提高分辨率、降低功耗等上很难取得突破性的进展；同时因为磁场是矢量场，单轴磁通门并不能满足实际工程应用的需求，一般需要使用三轴磁通门传感器才能测得完整的磁场信号，但是在实际制作中，因为工艺等外部因素，三轴磁通门传感器中的三轴并不能够完全严格正交，性能参数也不可能完全对称，此外，三轴磁通门传感器的反馈线圈的设计也直接影响着反馈磁场的均匀性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于钴基非晶效应的数字三轴磁通门传感器，包括：三通道磁通门探头、激励电源模块、信号测量模块和反馈模块；

所述三通道磁通门探头由激励线圈和感应线圈缠绕在钴基非晶丝上组成，所述激励线圈为所述三通道磁通门探头的输入端，所述感应线圈为所述三通道磁通门探头的输出端；

所述激励电源模块与所述三通道磁通门探头模块的输入端连接，所述三通道磁通门探头的输出端与所述信号测量模块的输入端连接，所述信号测量模块的输出端与所述反馈模块的输入端连接。

进一步地，所述信号测量模块包括：前置谐振放大器、A/D转换器和FPGA数字信号处理器；

所述三通道磁通门探头的输出端与所述前置谐振放大器的输入端连接，所述前置谐振放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与所述FPGA数字信号处理器的输入端连接，所述FPGA数字信号处理器的输出端与所述反馈模块的输入端连接。

进一步地，所述激励电源模块包括：时钟源和功率放大器；

所述时钟源为所述FPGA数字信号处理器的内部时钟源，用于产生激励信号，所述时钟源与所述功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端与所述三通道磁通门探头的输入端连接。

进一步地，所述反馈模块包括：D/A转换器、反馈电路和反馈线圈；

所述D/A转换器的输入端与所述信号测量模块的输出端连接，所述D/A转换器的输出端与所述反馈电路的输入端连接，所述反馈电路的输出端与所述反馈线圈连接。

进一步地，所述FPGA数字信号处理器包括：相敏检波器和数字滤波器；