[發明專利]一種原位聲補償數字式磁場傳感器

有效

• 申請號: 202011371072.9
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112578321B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 高安然;段純剛;朱秋香;胡立志
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06;G01R33/00
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種原位聲補償數字式磁場傳感器，其特點是該磁場傳感器包括：壓電材料、磁致伸縮材料、前置匹配電路、信號采集與處理電路和主控模塊，所述壓電材料上分布有補償區以及與磁致伸縮材料耦合的敏感區；所述敏感區與補償區若干獨立區域的電極通過串并聯方式引出后與多路前置匹配電路連接；所述前置匹配電路與信號采集與處理電路和主控模塊依次串接后由輸出接口將數字化的磁場測量數據輸出；所述主控模塊通過算法控制各路的閉合，并將求差信號的極小值所對應的狀態鎖定，實現原位聲的補償。本發明與現有技術相比具有靈敏度高，測量誤差小，大大改善了阻尼特性和諧振特性，結構簡單，制作成本低。

技術領域

本發明涉及磁場傳感器技術領域，尤其是原位聲補償數字式磁場傳感器。

背景技術

低強度磁場傳感器又稱弱磁傳感器，通常被用來測量0.1nT以下的磁場，在軍事、資源勘探、地震預警、科學研究、工業檢測、醫療等領域被廣泛的使用。當前國內外弱磁傳感器主要有質子磁力儀、光泵磁力儀、原子磁力儀、磁通門、超導量子干涉儀、光纖磁力儀、壓電/磁致伸縮復合磁電型等種類。其中，基于壓電/磁致伸縮復合材料的磁電型弱磁傳感器具有靈敏度高、頻帶寬、功耗低、成本低等諸多優點。但是由于壓電材料對聲音敏感，弱磁傳感器在使用過程中容易被聲音干擾進而增大測量誤差，限制了其在復雜環境下的使用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種原位聲補償數字式磁場傳感器，采用多路前置匹配電路分別連接的補償區，以及與磁致伸縮材料耦合的敏感區，敏感區和補償區信號依次通過多路前置匹配電路、信號采集與處理電路和主控模塊，主控模塊通過算法控制多路開關各路的閉合，將極小值所對應的程控多路開關的狀態鎖定，實現原位聲完的補償，并以數字形式輸出磁場測量數據，有效降低了噪聲，提高了檢波器靈敏度和續航能力，改善了阻尼特性和諧振特性，結構簡單，測量誤差小，尤其適合在復雜環境下的使用。

本發明的目的是這樣實現的：一種原位聲補償數字式磁場傳感器，其特點是該磁場傳感器包括：壓電材料、磁致伸縮材料、永磁體、多路前置匹配電路、信號采集與處理電路、電源模塊、主控模塊、導電屏蔽層、線圈、發音器和輸出接口，所述壓電材料上分布有補償區以及與磁致伸縮材料耦合的敏感區；所述補償區由電極分割為若干獨立區域；所述敏感區與補償區若干獨立區域的電極通過串并聯方式引出后與多路前置匹配電路連接，或敏感區與補償區若干獨立區域的電極一一接入多路前置匹配電路；所述多路前置匹配電路與信號采集與處理電路和主控模塊依次串接后由輸出接口將數字化的磁場測量數據輸出；所述磁致伸縮材料由永磁體提供偏置磁場；所述主控模塊通過算法控制各路的閉合，并將求差信號的極小值所對應的狀態鎖定，實現原位聲的補償。

所述補償區若干獨立區域的電極分別通過程控多路開關與敏感區電極連接后接入多路前置匹配電路，并由主控模塊通過算法控制程控多路開關的各路閉合，將求差信號的極小值所對應的狀態鎖定，實現原位聲的補償。

所述壓電材料上設有線圈和發音器，所述線圈纏繞在磁致伸縮材料和補償區的一若干獨立區域上；所述發音器為數個，且以壓電材料為中心對稱排布。

所述永磁體為數個，且以磁致伸縮材料為中心對稱排布。

所述信號采集與處理電路具有鎖相放大功能。

所述電源模塊為前置匹配電路、信號采集與處理電路和主控模塊供電。

所述主控模塊產生的波形信號通過電源模塊的增強功率后為線圈和發音器供電。

本發明與現有技術相比具有靈敏度高、頻帶寬、功耗低，改善了阻尼特性和諧振特性，大大降低了噪聲，檢波器靈敏度和續航能力得到進一步提高，結構簡單，制作成本低，測量誤差小，尤其適合在復雜環境下的使用。

附圖說明

圖1為本發明實施例圖；

圖2為本發明另一實施例圖；

圖3為本發明又一實施例圖。