[實(shí)用新型]一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320080406.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203399058U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 曹宜
• 主分類(lèi)號(hào): H03B5/08
• 分類(lèi)號(hào): H03B5/08;G01R33/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種脈沖激勵(lì)電路，尤其是涉及一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路。

背景技術(shù)

采用磁通門(mén)原理構(gòu)成的直流及低頻磁場(chǎng)測(cè)量裝置廣泛用于空間與物體磁場(chǎng)測(cè)量、探礦、井道測(cè)量、虛擬現(xiàn)實(shí)中的三維坐標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域，同時(shí)，用于直流電流與直流漏電流測(cè)量，以及磁飽和放大器中。

磁通門(mén)激勵(lì)電路的主要作用是輸出正負(fù)對(duì)稱(chēng)的周期性電流，使探頭磁芯交替進(jìn)入與退出深度磁飽和狀態(tài)，從而獲得高靈敏度與高精度的感應(yīng)線(xiàn)圈輸出信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)檢波得到與外界被測(cè)磁場(chǎng)成正比的電壓信號(hào)。

目前一般采用電容與磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈組成諧振回路的方法增加激勵(lì)電流。文獻(xiàn)“A?solution?of?fluxgate?excitation?fed?by?squarewave?voltage，Si?Liu，Daping?Cao，Sensors?and?Actuators?A163(2010)118-121”描述了并聯(lián)電容激勵(lì)電路，該電路主要在高性能磁通門(mén)傳感器中使用。美國(guó)專(zhuān)利U.S.Pat.No.6,867,587Excitation?Circuit?for?a?Fluxgate?Sensor提出了基于飽和電感的并聯(lián)電容激勵(lì)電路。文獻(xiàn)“Portable?fhxgate?magnetometer，Pave?1?Ripka，Petr?Kaspar，Sensors?and?Actuators?A68(1998)286-289”描述了串聯(lián)電容激勵(lì)電路，該電路在便攜式磁通門(mén)傳感器中具有優(yōu)勢(shì)。上述激勵(lì)電路均采用三極管半橋作為電路驅(qū)動(dòng)級(jí)，在電路運(yùn)行階段只有一支三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其共同缺陷是：在半橋中，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的部分時(shí)間段內(nèi)具有反向電流流過(guò)，這一缺陷對(duì)并聯(lián)電容及串聯(lián)電容兩種激勵(lì)電路分別導(dǎo)致的問(wèn)題是：在并聯(lián)電容激勵(lì)電路的情況下需要增加一個(gè)較大電感，在串聯(lián)電容激勵(lì)電路的情況下激勵(lì)功耗難以進(jìn)一步降低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種能夠消除激勵(lì)電路中在三極管導(dǎo)通時(shí)流過(guò)的反向電流，使得在并聯(lián)電容激勵(lì)電路中無(wú)需使用電感，也使得串聯(lián)電容激勵(lì)電路的功耗進(jìn)一步降低的一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路。

本實(shí)用新型還提供了一種能將并聯(lián)電容激勵(lì)電路使用在便攜式磁通門(mén)傳感器中的一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路，其特征在于，包括時(shí)序控制器、與時(shí)序控制器連接的第一半橋單元、與第一半橋單元連接的探頭激勵(lì)線(xiàn)圈單元、以及分別與探頭激勵(lì)線(xiàn)圈單元和時(shí)序控制器連接的第二半橋單元。

本專(zhuān)利包括三種方案：即有單向元件的并聯(lián)電容激勵(lì)電路、無(wú)單向元件的并聯(lián)電容激勵(lì)電路、串聯(lián)電容激勵(lì)電路，這三種電路的共同特征在于，包括時(shí)序控制器、與時(shí)序控制器連接的第一半橋單元、與第一半橋單元連接的探頭激勵(lì)線(xiàn)圈單元、以及分別與探頭激勵(lì)線(xiàn)圈單元和時(shí)序控制器連接的第二半橋單元。

有單向元件的并聯(lián)電容激勵(lì)電路方案：在上述的一種直流與低頻磁信號(hào)測(cè)試裝置的脈沖激勵(lì)電路，所述的第一半橋單元包括三極管P1、三極管P2；所述第二半橋單元包括三極管P3和三極管P4；所述探頭激勵(lì)線(xiàn)圈單元包括第一單向元件A1、第二單向元件A2、電容C1、磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1以及電容C2；

所述時(shí)序控制器的CK1端連接第一半橋單元中的三極管P1的柵極，時(shí)序控制器的CK2端連接第一半橋單元中的三極管P2的柵極，時(shí)序控制器的CK3端連接第二半橋單元中的三極管P3的柵極，時(shí)序控制器的CK4端連接第二半橋單元中的三極管P4的柵極，三極管P1和三極管P2的漏極分別連接第一單向元件A1和第二單向元件A2，第一單向元件A1和第二單向元件A2的結(jié)合點(diǎn)連接電容C1，電容C1連接磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1，磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1連接第二半橋單元中的三極管P3和三極管P4的漏極結(jié)合點(diǎn)，電容C2與磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1并聯(lián)。

由于具有單向元件A1和單向元件A2，上述電路中的三極管P1、三極管P2、三極管P3和三極管P4在各自導(dǎo)通時(shí)均不存在反向電流。

當(dāng)磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1內(nèi)阻較大，或磁芯損耗大時(shí)，電容C2與磁探頭激勵(lì)線(xiàn)圈M1組成的并聯(lián)諧振電路內(nèi)部損耗大，導(dǎo)致電容C2上的電壓絕對(duì)值不超過(guò)電源電壓VSS的情況下，各三極管導(dǎo)通時(shí)不可能有反向電流，因此，第一單向元件A1和第二單向元件A2可以去掉，如此得到：