[實用新型]低噪聲感應式磁傳感器

有效

• 申請號: 201120272045.6
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN202171648U
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王曉美;滕云田;王晨;范曉勇;馬潔美;王喜珍;胡星星
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于地磁變化磁場觀測的裝置，尤其涉及一種用于空間等離子體和地磁脈動觀測的低噪聲感應式磁傳感器。

背景技術

感應式磁傳感器因其噪聲低、結構簡單、穩定性高等優點，廣泛應用于地磁變化磁場的觀測中，特別適用于變化磁場中的地磁脈動和ULF(Ultra?Low?Frequency，超低頻)信號觀測。

目前，國內的此類傳感器均采用電補償方式，即根據感應線圈的幅頻特性設計后級補償電路，使后級補償電路的幅頻特性與感應線圈的幅頻特性相反，從而保證傳感器在一定的頻率范圍內獲得較平坦的頻率特性。其結構雖然能夠滿足一定的探測需要，但探測頻帶較窄，適用范圍受到一定限制，同時，其采用板條疊裝成長方體的鐵芯作為磁芯材料，導磁系數較低，使得制成的傳感器體積和重量較大，信噪比較低，分辨率較差，給后期使用帶來不便。

如何對現有磁傳感器的結構進行改進，以擴展探測頻帶寬度、提高使用效果，就成為本實用新型要解決的問題。

發明內容

鑒于上述現有技術和傳感器結構的不足，本實用新型旨在利用磁通負反饋的方式，使磁傳感器在低頻段獲得平坦的靈敏度曲線，較大地拓寬儀器的觀測頻帶，從而保證探測效果，實現準確探測。

本實用新型是通過以下技術方案來實現的：

低噪聲感應式磁傳感器，包括殼體和位于殼體內的磁感應探頭，磁感應探頭中磁芯固定在磁芯骨架上，感應線圈纏繞在磁芯上，還包括與磁感應探頭形成閉合的磁通負反饋回路的信號處理單元，以及纏繞在感應線圈外側、與信號處理單元連通的反饋線圈，信號處理單元固定在磁感應探頭一端，并且被密封在殼體內，磁感應探頭通過引出排線與信號處理單元連通。

所述信號處理單元包括模擬信號處理電路板和用于固定電路板的電路板支架，電路板支架固定在磁芯的外端上；模擬信號處理電路板包括順序電連接的一級RC低通濾波器、低噪聲前置運算放大器和調制解調放大器，以及連接在調制解調放大器輸出端與反饋線圈之間的深度負反饋網絡；一級RC低通濾波器的輸入端連接在感應線圈的引出排線上。

所述信號處理單元還包括激勵信號發生電路和相移電路，激勵信號發生電路和相移電路順序連接在感應線圈與調制解調放大器輸入端之間的連接支路上。

所述信號處理單元還包括低通濾波器和低噪聲后置運算放大器，低通濾波器和低噪聲后置運算放大器順序連接在調制解調放大器的輸出端上。

所述磁芯為棒型。

所述感應線圈和反饋線圈為分段繞制。

在具體應用領域中，如在地震開始前，巖石發生裂縫引起的張力，會引起各種頻率的電磁波產生，其中低頻電磁波能穿透大氣層進入太空。這種現象在地震發生前幾個小時，低頻信號會增強，在地震后，訊號則會減弱。研制低噪聲感應式磁傳感器，使其儀器頻帶范圍達到0.03～10Hz，通過觀測不同緯度地區的地磁擾動現象和低頻電磁信號異常，就可為地震短臨預測提供有力的證據。

本實用新型所述的低噪聲感應式磁傳感器的有益效果為：采用磁反饋方法，將感應信號放大后轉換成電流量，利用繞在感應線圈外側的反饋線圈產生磁場對被測磁場形成磁通負反饋，使磁傳感器形成閉合的磁通負反饋回路，從而獲得了磁傳感器在低頻段平坦的靈敏度曲線，較大地拓寬了儀器的觀測頻帶，擴展了適用范圍；同時，采用經高溫絕緣處理的棒型坡莫合金高導磁率軟磁材料做磁芯，不僅提高了導磁系數，縮小了磁傳感器的體積，減輕了重量，還使后期使用更方便、靈活。處理后的探測信號，信噪比高、噪聲低、頻帶寬，可實現對地磁變化磁場信息的有效捕捉和監測，特別是對地震短臨預測具有非常高的現實意義。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述信號處理單元的結構原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的描述：

如圖1所示，本實用新型所述的低噪聲感應式磁傳感器，包括殼體1、磁感應探頭和與磁感應探頭形成閉合的磁通負反饋回路的信號處理單元。磁感應探頭和信號處理單元分別封裝在殼體1內。

其中，磁感應探頭中包括磁芯7、磁芯骨架2、感應線圈4和起到磁通負反饋的反饋線圈3。磁芯7固定在磁芯骨架2上，感應線圈4纏繞在磁芯7上，反饋線圈3纏繞在感應線圈4外側。磁感應探頭整體位于殼體1內，以方便在戶外安全、可靠地使用。磁感應探頭通過引出排線與信號處理單元連通。