The vector closed-loop compensated three-axis magnetic field sensor probe based on Helmholtz coil includes sensitive element, feedback element, signal conditioning circuit, excitation circuit and V/I conversion circuit. The sensor consists of three identical magnetic sensors: the X-axis magnetic sensor, the Y-axis magnetic sensor and the Z-axis magnetic sensor. The feedback element is a three-dimensional Helmholtz coil structure, which consists of three pairs of two orthogonal Helmholtz coils, three pairs of Helmholtz coils correspond to three magnetic sensors respectively. The output terminal of the magnetic sensor signal is connected with three signal conditioning circuits, and the signal conditioning circuit is connected with the excitation circuit. The output terminal of the signal conditioning circuit is connected to the three pairs of Helmholtz coils of the three-dimensional Helmholtz coil structure after the V/I conversion circuit, respectively, to form a closed loop. The probe of the invention can reduce the cross-influence to the greatest extent and improve the accuracy of the sensor.
【技术实现步骤摘要】
基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头
本专利技术涉及磁场测量
，具体涉及一种基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头。
技术介绍
磁场是一个矢量，同时具有大小与方向属性，其测量仪器分为标量测量和矢量测量两大类。对于微弱磁场的测量而言，常用的高精度高灵敏度标量测量仪器有质子磁力仪、光泵磁力仪、原子磁力仪等，这些仪器在空间、海洋、地质勘探领以及生物医学研究领域取得广泛应用。然而标量测量只能得到磁场的大小，丢失了其方向属性，因此在诸如地磁导航、未爆炸物检测、入侵检测、反潜探测和电子罗盘等应用领域具有一定的限制。相较之下，矢量磁力仪由于可同时得到磁场的大小和方向，在这些应用领域更具优势，所以发展高灵敏度矢量传感器是未来磁场测量的趋势。目前的矢量微弱磁场传感器主要有开环和闭环结构两种，其中开环的矢量磁场传感器有各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁电阻(TMR)传感器等，它们结构简单，工作时传感器中的磁芯工作在磁滞回线上，磁滞回线的特性决定了开环的矢量磁场传感器灵敏度、线性度不高，且存在磁滞现象，除此之外，由于磁芯自身温度...
【技术保护点】
1.基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头，包括敏感元件、反馈元件、信号调理电路、激励电路、V/I转换电路；其特征在于：所述敏感元件包括三个相同的磁敏传感器：X轴方向的磁敏传感器(4)、Y轴方向的磁敏传感器(5)、Z轴方向的磁敏传感器(3)；所述反馈元件为一个三维亥姆霍兹线圈结构(1)，该结构由三对两两正交的亥姆霍兹线圈组成，三对亥姆霍兹线圈分别与三个磁敏传感器相对应；所述三个磁敏传感器信号输出端分别连接三个信号调理电路，信号调理电路连接激励电路，信号调理电路的输出端分别经V/I转换电路转换后连接到所述三维亥姆霍兹线圈结构(1)的三对亥姆霍兹线圈的引出导线，构成闭环回路。
【技术特征摘要】
1.基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头，包括敏感元件、反馈元件、信号调理电路、激励电路、V/I转换电路；其特征在于：所述敏感元件包括三个相同的磁敏传感器：X轴方向的磁敏传感器(4)、Y轴方向的磁敏传感器(5)、Z轴方向的磁敏传感器(3)；所述反馈元件为一个三维亥姆霍兹线圈结构(1)，该结构由三对两两正交的亥姆霍兹线圈组成，三对亥姆霍兹线圈分别与三个磁敏传感器相对应；所述三个磁敏传感器信号输出端分别连接三个信号调理电路，信号调理电路连接激励电路，信号调理电路的输出端分别经V/I转换电路转换后连接到所述三维亥姆霍兹线圈结构(1)的三对亥姆霍兹线圈的引出导线，构成闭环回路。2.根据权利要求1所述基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头，其特征在于：所述三个相同的磁敏传感器，围绕中心点进行排布，同时三个磁敏传感器的敏感轴两两垂直。3.根据权利要求1所述基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且联通的共轴类方形线圈，两线圈之间的距离与线圈内径相等，并且线圈内所流入的电流大小相等、方向相同；当有电流流入亥姆霍兹线圈时，这对线圈的公共轴线附近将产生一个沿轴向的均匀磁场，其磁场公式如下：其中：μ为真空磁导率，其值为4π×10-7(T·m·A)；I为偏置电流；N为线圈匝数；R为两线圈之间的距离；a为亥姆霍兹线圈中轴线上某点到中心点O的距离；根据亥姆霍兹线圈的基本原理，其中心轴方向产生的磁场只会沿着轴线方向，在其它方向上磁场均为零。4.根据权利要求1所述基于亥姆霍兹线圈的矢量闭环补偿式三轴磁场传感器探头，其特征在于：所述信号调理电路由前置放大器、同步检波电路、积分器组成，信号调理电路共分为三路，与对应的三个磁敏传感器分别相连，信号调理电路首先通过前置放大器对磁敏传感器输出信号进行放大，接着用同步检...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，杨哲，龚晓辉，乐周美，王家成，李宗燎，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。