圖1為本實用新型所述基于非晶絲多芯式正交磁通門傳感器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖1對本實用新型做進一步的描述:
[0024]本實用新型所述的基于非晶絲多芯式正交磁通門傳感器，包括Co基非晶絲多芯式磁芯、感應線圈3、偏置線圈4以及模擬信號處理單元。
[0025]其中，Co基非晶絲多芯式磁芯包括三根呈“V”字形排列的性能一致的Co基非晶絲1、PCB電路板以及套在三根Co基非晶絲I外的絕緣陶瓷管2。感應線圈3和偏置線圈4分別獨立纏繞在絕緣陶瓷管2上。絕緣陶瓷管2外徑為1mm，長度為20mm。模擬信號處理單元包括高頻激勵信號發(fā)生電路10、可變電阻的電位器5、移相器11、偏置電路12以及與感應線圈3兩端順序電連接的前置低噪聲放大器6、鎖相放大電路7、二階低通濾波器8和后置放大器9。
[0026]為了得到優(yōu)異的磁敏感材料測磁特性，Co基非晶絲I采用真空熔體抽拉設備冷拔并經退火處理，Co基非晶絲I的直徑為lOOum、長度為30mm，且三根Co基非晶絲I的物理特性保持一致。Co基非晶絲I兩端分別通過導電膠接入到PCB電路板的兩個焊點上。
[0027]偏置電路12連接的絕緣陶瓷管2的偏置線圈4上，偏置電路12可調節(jié)非晶絲磁芯的工作點，使傳感器工作在高靈敏度的線性區(qū)內。偏置線圈4和感應線圈3均采用直徑為0.12mm的漆包銅線繞制。
[0028]高頻激勵信號發(fā)生電路10的一端直接接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的一端，高頻激勵信號發(fā)生電路10的另一端通過可變電阻的電位器5接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的另一端。磁芯在交變激勵電流的磁化作用下，其導磁特性發(fā)生周期性的飽和與非飽和變化，從而使纏繞在磁芯上的感應線圈3感應輸出與外磁場成比例的調制信號。本例中，為了保證激勵信號的頻率穩(wěn)定性，電路中采用頻率為1MHz的高精度恒溫晶振，頻率精度達±3X10_8。因激勵電流直接驅動磁芯負載，需要帶負載能力強，為提高激勵信號的驅動能力，電路中采用雙極性三級管驅動。由于高頻信號極易受到外界的干擾，而使電路性能降低，因此，設計電路板時盡量走線最短，以防止產生極間電容等，甚至還可在電路板的底層鋪一層地，以加強抗干擾能力。
[0029]前置低噪聲放大器6的兩個輸入端分別與感應線圈3兩端相連，對因磁通門效應引起的感應線圈3輸出的微弱變化信號進行放大。鎖相放大電路7采用高精度平衡調制芯片AD630對信號進行同步解調，其一個輸入端與前置低噪聲放大器6的輸出端連接，另一輸入端與對產生參考信號的相位進行調整的移相器11相連，輸出端則與二階低通濾波器8相連。AD630鎖相放大電路7能夠從10dB干擾噪聲中恢復小信號。二階低通濾波器8可對解調后帶有干擾的信號進行干擾信息濾除。二階低通濾波器8的輸出端連接在后置放大器9的輸入端上，后置放大器9可對輸出信號做進一步地放大，以保證信號輸出效果。
[0030]移相器11連接在高頻激勵信號發(fā)生電路10與鎖相放大電路7之間。移相器11可對信號相位進行調整，將參考信號與輸入信號調整到同相狀態(tài)，使同頻信號獲得最大增?輸出。
[0031]傳感器工作時，高頻激勵信號發(fā)生電路10產生交變激勵信號，Co基非晶絲I在交變激勵信號的磁化作用下，磁芯的導磁特性發(fā)生周期性的飽和與非飽和變化，從而使纏繞在絕緣陶瓷管2上的感應線圈3感應輸出與外磁場成比例的調制信號，感應線圈3兩端通過引線接入到前置低噪聲放大器6中，經首次微弱信號放大，信號被送入到鎖相放大電路7中并與經移相器11調整的參考信號進行同步解調，以期獲得較高的信噪比信號，解調后的信號再經過二階低通濾波器8進行干擾信息濾除，最后，經后置放大器9再次放大，得到隨外界磁場變化的電壓值。在感應線圈3做感應輸出時，纏繞在絕緣陶瓷管2上的偏置線圈4以及相應連接的偏置電路12還可對Co基非晶絲I的線性工作點進行調節(jié)，使傳感器始終處于線性工作區(qū)內，以獲得較高的靈敏度。
【主權項】
1.一種非晶絲多芯式正交磁通門傳感器，其特征在于，包括Co基非晶絲多芯式磁芯、感應線圈、偏置線圈以及模擬信號處理單元；所述Co基非晶絲多芯式磁芯包括三根呈“V”字形排列的性能一致的Co基非晶絲、用于電性連接的PCB電路板以及套在三根Co基非晶絲外的絕緣陶瓷管；所述三根Co基非晶絲的兩端分別通過導電膠接入到PCB電路板的兩個焊點上；所述感應線圈和偏置線圈分別獨立纏繞在絕緣陶瓷管上；所述模擬信號處理單元包括高頻激勵信號發(fā)生電路、可變電阻的電位器、移相器、偏置電路以及與感應線圈兩端順序電連接的前置低噪聲放大器、鎖相放大電路、二階低通濾波器和后置放大器；所述高頻激勵信號發(fā)生電路的一端直接接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的一端，另一端通過可變電阻的電位器接入到Co基非晶絲多芯式磁芯的另一端；所述偏置電路連接在偏置線圈上；所述移相器連接在高頻激勵信號發(fā)生電路與鎖相放大器之間。
2.根據權利要求1所述的非晶絲多芯式正交磁通門傳感器，其特征在于，所述Co基非品絲的直徑為lOOum，長度為30mmo
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于非晶絲多芯式正交磁通門傳感器，包括Co基非晶絲多芯式磁芯、感應線圈、偏置線圈以及模擬信號處理單元。模擬信號處理單元包括高頻激勵信號發(fā)生電路、可變電阻的電位器、移相器、偏置電路以及與感應線圈兩端順序電連接的前置低噪聲放大器、鎖相放大電路、二階低通濾波器和后置放大器。采用緊湊型多芯式磁芯結構能有效增加磁芯材料的磁通門效應，提高傳感器靈敏度；同時，利用鎖相放大電路對傳感器輸出微弱信號進行調制處理，獲得了較高的信噪比。其整體結構簡單、合理，模擬信號處理電路信噪比高等優(yōu)點，特別適用于弱磁場信號的檢測。
【IPC分類】G01R33-04
【公開號】CN204462359
【申請?zhí)枴緾N201520083041
【發(fā)明人】王曉美, 滕云田, 馬潔美, 李琪, 范曉勇, 李彩華, 胡星星
【申請人】中國地震局地球物理研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月6日