[發明專利]一種磁通門傳感器信號處理電路

無效

• 申請號: 201210165746.9
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102830371A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 申瑞臣;胡杰;田中蘭;喬磊;彭勁松;董勝偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04;G01R19/25
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 滕一斌

技術領域

本發明涉及磁通門電子電路技術領域，更具體地講，涉及一種磁通門傳感器信號處理電路，對磁通門原始信號采集，通過數學計算求得磁通門信號的二次諧波，以達到測量外圍磁場的目的。

背景技術

20世紀30年代初，出現了磁通門技術，它可以測定恒定和低頻弱磁場，其基本原理是利用高磁導率、低矯頑力的軟磁材料磁芯制成感應線圈被激勵后，出現隨環境磁場而變的偶次諧波分量的電勢特性，通過高性能的磁通門調理電路測量偶次諧波分量，從而測得環境磁場的大小。磁通門傳感器是利用被測磁場中高導磁鐵芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應強度與磁場強度的非線性關系來測量弱磁場的一種傳感器。與其他類型測磁儀器相比，磁通門傳感器具有分辨力高、測量弱磁場范圍寬、可靠、能夠直接測量磁場的分量等特點。目前，磁通門傳感器憑借其高精度、耐高溫、分軸測量等特性，在軍事、能源、礦產、航天等領域有了廣泛的應用。

常規的磁通門信號處理電路是通過模擬電路來對信號進行分析處理，這就導致處理電路板制作非常復雜，產品體積大功耗大，而且成本居高不下；測量精度低，且不易實現系統的升級和調試。

發明內容

為了提高磁通門傳感器的測量精度，提高產品性能，使其更便于調整和實現系統的升級，本發明提供了一種磁通門傳感器信號處理電路。

所述技術方案如下：

一種磁通門傳感器信號處理電路，包括磁通門信號處理單元及信號反饋單元，磁通門探頭所采集的環境電壓信號經隔直電路、可編程增益放大器與所述信號處理單元連接，

所述磁通門信號處理單元包括：

模數轉換器，接收經所述可編程增益放大器的電壓模擬信號，并將其轉換為電壓數字信號；

數字選頻器，接收經轉換后的電壓數字信號并對其濾波，獲取高信噪比的電壓數字信號；

相敏檢波器，接收所述數字選頻器的電壓數字信號，并對其進行整流；

磁場標定模塊，接收所述相敏檢波器整流后的電壓數字信號，并對其進行磁場標定，輸出所標定的磁場大小；

所述信號反饋單元接收經所述相敏檢波器整流后的電壓數字信號，并將其反饋至所述隔直電路的前端。

所述磁通門信號處理單元為DSP數字信號處理器。

進一步地，所述信號反饋單元包括數模轉換器和可編程增益放大器；

所述數模轉換器接收整流后的電壓數字信號，并將其轉換為電壓模擬信號；

所述可編程增益放大器接收經數模轉換器轉換后的電壓模擬信號，并將其輸出至隔直電路的前端。

再進一步地，所述信號反饋單元還包括插值計算模塊，其接收經所述相敏檢波器整流后的電壓數字信號，并對其進行插值處理，所述整流后離散的電壓數字信號經所述插值計算模塊形成近似連續的波形信號。

所述的隔直電路為隔直電容。

所述的模數轉換器型號為AD7400A。

對所述相敏檢波器整流后的電壓數字信號進行磁場標定是通過提取整流后的電壓數字信號的幅值，并根據電壓與磁場強度之間的線性關系獲取與其幅值相對應的磁場大小。

本發明所提供的技術方案與傳統的磁通門傳感器信號處理電路相比具有以下有益效果：

（1）采用數字信號處理器對磁通門傳感器所采集的模擬信號進行數字處理，使整個處理系統集成度高，所有信號的處理均在通過軟件來完成，使外圍元件少，抗干擾能力強，能工作在復雜電磁環境下。

（2）本發明采用數字化處理方式，主要采用集成芯片，其體積小，功耗低；

（3）通過對DSP的程序修改可實現功能的調整，使調試與系統升級變得極為方便。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為磁通門傳感器示意圖；

圖2為磁通門傳感器電路原理圖；

圖3為本發明所提供的電路原理框圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

磁通門傳感器是利用高導磁鐵芯在飽和交變勵磁下選通調制直流磁場分量，并將直流磁場變為交流電壓輸出，進而達到測量外界磁場的目的。其基本結構如圖1所示。

在一根鐵心上纏繞激磁線圈和感應線圈，根據法拉第電磁感應定律，感應線圈上應產生的感應電勢為：