[發明專利]自注入鎖定式級聯磁通門傳感器及實現方式

有效

• 申請號: 201710588369.2
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107450036B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 王言章;李京杰;陳思宇;紀誠
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

本發明涉及一種自注入鎖定式級聯磁通門傳感器及實現方式，是由電壓電流轉換電路經由磁通門探頭、儀表放大器、積分電路、濾波電路、放大電路和信號檢測電路與信號采集及互相關算法處理連接構成。在級聯磁通門傳感器的基礎上，增設自注入鎖定環節，實現磁通門傳感器的低噪聲磁場測量。與現有同類相比，不需要外界激勵信號便可正常工作，通過注入與振蕩信號同頻的鎖定信號實現振蕩頻率的鎖定，降低了傳感器的整體噪聲，通過實時提取振蕩信號的頻率特征實時調整注入信號的頻率，始終保持注入鎖定的最佳噪聲抑制效果，測試結果顯示自注入式級聯磁通門傳感器的本底噪聲功率譜密度與無自注入鎖定級聯磁通門傳感器相比可降低15dB。

技術領域：

本發明涉及一種磁通門傳感器，尤其是一種通過自注入鎖定方式實現的低噪聲的級聯磁通門傳感器。

背景技術：

磁通門現象是一種普遍存在的電磁感應現象，磁通門傳感器的基本原理服從于法拉第電磁感應定律，利用磁芯的磁滯飽和特性將磁信號轉換成電信號進行測量。級聯磁通門傳感器基于磁芯的過阻尼雙穩態非線性特征，依據非線性系統的耦合振蕩原理，利用耦合振蕩特征對于外界磁場變化的靈敏性對目標磁場進行檢測。US7420366B1《Couplednonlinear sensor system》和US7528606B1《Coupled nonlinear sensor system forsensing a time-dependent target signal and method of assembling the system》公開了一種級聯磁通門傳感器的設計，并應用時間差檢測方案對外界磁場進行量化。

對磁通門傳感器的低噪聲設計實現，一般從探頭結構改進、電流激勵精度提升和檢測方案改進等方面進行，如US7212001公開的《Fluxgate sensor integrated havingpick-up coil mounted on excitation coil in printed circuit board and methodfor manufacturing the same》、CN101604966公開的《磁通門傳感器激勵電路》和CN101545958公開的《雙向磁飽和時間差磁通門傳感器》。

US9140765B1《Injection locked nonlinear dynamic system》公開了一種采用外部信號發生裝置產生注入信號對級聯磁通門進行鎖定的方法，但是在磁場測量過程中注入信號的頻率無法進行實時的調整(依據級聯磁通門的工作原理，當目標磁場大小變化時耦合振蕩的頻率也會發生改變；并且，注入鎖定對于噪聲的抑制效果與注入信號與待鎖定信號的頻率差異有關)，由此造成使注入鎖定對于級聯磁通門傳感器的噪聲抑制效果減弱甚至失效。

發明內容：

本發明的目的就在于針對現有注入鎖定在級聯磁通門傳感器噪聲抑制方面的缺陷，提供一種通過自注入鎖定方式實現低噪聲磁場測量的磁通門傳感器及實現方式。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

自注入鎖定式級聯磁通門傳感器，是由電壓電流轉換電路a16)經由磁通門探頭分支a11的激勵線圈a113、磁通門探頭分支a11的感應線圈a115、儀表放大器a12、積分電路a13、濾波電路a14、放大電路a15、電壓電流轉換電路b26連接，濾波電路a14經由振蕩頻率自動識別及注入信號發生單元a17與磁通門探頭分支a11的鎖定線圈a114連接；

電壓電流轉換電路b26經由磁通門探頭分支b21的激勵線圈a113、磁通門探頭分支b21的感應線圈a115、儀表放大器b22、積分電路b23、濾波電路b24、放大電路b25與電壓電流轉換電路c36連接，濾波電路b24經由振蕩頻率自動識別及注入信號發生單元b27與磁通門探頭分支b21的鎖定線圈a114連接；