一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器。由三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管、控制线圈和激励线圈组成激励电路，输出线圈只有在框架式探头铁芯一臂(即第一壁)进入饱和和另一臂(即第二壁)不饱和时，才有明显的脉冲信号输出，从而实现磁通门传感器的间歇脉冲电压激励。由于采用间歇脉冲激励，激励信号的占空比很小，激励信号的功率很低，因而实现了传感器的低功耗。

A fluxgate sensor excited by intermittent pulse voltage

【技术实现步骤摘要】
一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器
本技术涉及传感设备
，尤其涉及一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器。
技术介绍
正交磁通门一词最早出现在1952年，那时正交磁通门磁芯形状都是圆筒状。在刚出现时，与平行磁通门相比，正交磁通门性能较差，灵敏度低，测量范围小，噪声水平高，分辨率低。之后几十年几乎被人遗忘了。然而，2002年，日本科学家Sasada提出对传统二次谐波正交磁通门的交流激励电流加一个直流偏置，使正交磁通门工作在基波模式下，这种工作模式虽然增加了正交磁通门传感器的功耗，但是正交磁通门传感器的灵敏度显著增加、测量范围也明显增大；同时抑制了巴特豪森噪声，从而提高了正交磁通门的分辨率。至此，正交磁通门再次被人们关注。2006年新加坡国立大学X.P.Li等人，实验研究了磁芯数量不同的正交磁通门传感器，在对应的最优频率和合适的激励电流幅度条件下，增加磁芯数量可以使灵敏度呈指数增长，但是这种多磁芯传感器也存在不足，磁芯的捆绑方式复杂，多磁芯引入的噪声也不可避免。2008年，以色列班固利恩大学EugenePaperno等人，研制了管状磁芯的正交磁通门传感器，这种磁通门激励磁场由沿管状磁芯曲面缠绕的激励线圈产生，避免了激励电流直接通过磁芯而产生的热漂移，但是这种结构相对复杂，且仍然采用二次谐波工作模式。随着正交磁通门的重新兴起，各国研究人员又在改进正交磁通门性能等方面做了大量研究。2009年韩国Kwang.HoShin，研究了钴基磁芯的正交磁通门部分激励电流参数对其灵敏度的影响，实验表明交流激励在低于O.6A时，输出随激励电流的增加而增加，高于0.6A时反而会下降；在激励频率低于1.3MHz时，输出随激励频率的增加而增加，高于1.3MHz会迅速减小，对提高正交磁通门灵敏度具有指导意义。2011年，Sasada等人，又通过优化激励电流参数对基波正交磁通门传感器降噪，从而提高了基波正交磁通门的分辨率，实验中还发现传感器灵敏度随着直流偏置的增加而降低，随着交流振幅的增加而升高。同年，韩国YoungminKim等人，制作了铁氧体磁芯构建了基波正交磁通门传感器得到了较宽量程，也评价了直流偏置和交流激励幅度的影响。2012年韩国Young。HakKim等人提出由于工作电路谐振，钻基合金磁芯正交磁通门的激励频率存在最优频率，随后又研究了输出信号的同轴电缆对工作电路谐振频率的影响，实验表明增加同轴电缆的长度会增加等效电路的电感和电容，会降低等效电路的谐振频率，磁通门的最优工作频率也随之降低，对正交磁通门优化工作电路和激励电流频率具有指导意义。磁通门传感器是利用高磁导率、低矫顽力软磁材料的磁饱和特性制造的磁强计。基于磁调制原理，在交变磁场激励下，磁芯处于周期性过饱和状态，可根据被测磁场中的磁芯的磁感应强度与被测磁场的磁场强度非线性对应关系测量磁场。该方法可测量恒定或缓慢变化的磁场，适用于空间弱磁场的矢量检测，在地磁探测、地质勘探、卫星定位、卫星磁测等领域均有应用。特别是卫星磁测领域，磁通门传感器能够协助磁测卫星在最短的时间内获得全球磁场分布图，并通过地球物理理论获得岩石圈的精细结构和活动性等特征，为矿产资源探查提供了磁场信息。随着科学技术的进步，磁传感器的发展趋势越来越明确，主要追求以下几个目标：高灵敏度，即被检测信号的强度越来越弱，故需要磁传感器的灵敏度得到极大提高；温度稳定性，即磁传感器的工作环境因应用领域要求越来越严酷，因而要求其具有良好的温度稳定性；抗干扰性，即磁传感器需具备一定的抗外界环境干扰的能力；小型化、集成化、智能化，即当前磁传感器正朝着芯片级、模块级、产品级集成；高频特性，即随着应用领域的推广，要求磁传感器的工作频率越来越高；低功耗，即许多应用领域要求磁传感器以降低功耗来延长其使用寿命。在地面与星载磁传感器领域，磁通高精度数字磁通门传感器研究门传感器以精度、量程和分辨率等综合优势占有一席之地，也是未来磁传感器的一个重要发展方向。目前，磁通门传感器的激励方法基本都采用正弦波激励方式，该种激励方式导致传感器功耗提高，不利于磁通门传感器的发展。
技术实现思路
本技术通过提供一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器，解决了现有技术中磁通门传感器功耗高的技术问题，实现了降低了传感器功耗的技术效果。本技术提供了一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器，包括：框架式探头、三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管、控制线圈、激励线圈及输出线圈；所述第一电阻的第一端接电源，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端电性连接；所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端电性连接，所述第二电阻的第二端接地；所述三极管的集电极接电源，所述三极管的基极与所述控制线圈的第一端电性连接；所述控制线圈的第二端与所述第一电容的第二端电性连接；所述三极管的发射极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述激励线圈的第二端接地；所述第一二极管的负极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述第一二极管的正极接地；所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极电性连接，所述第二二极管的负极与所述输出线圈的第一端电性连接，所述输出线圈的第二端接地；所述控制线圈缠绕在所述框架式探头的第一壁上；所述激励线圈缠绕在所述框架式探头的第二壁上，且所述第一壁与所述第二壁相对；所述输出线圈交替缠绕在所述框架式探头的第一壁和第二壁的外壁上。进一步地，还包括：开关、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、反馈电阻及放大器；所述开关的触发端子与所述第二二极管的负极电性连接，所述开关的第一固定端子与所述第三电容的第一端电性连接，所述第三电容的第二端与所述输出线圈的第一端电性连接；所述第二电容的第一端与所述第二二极管的负极电性连接，所述第二电容的第二端接地；所述第三电阻的第一端接在所述第二电容的第一端与所述第二二极管的负极之间，所述第三电阻的第二端接地；所述第四电阻的第一端与所述第三电容的第一端电性连接，所述第四电阻的第二端接地；所述开关的第二固定端子与所述第五电阻的第一端电性连接；所述第五电阻的第二端与所述放大器的负极电性连接；所述第七电阻的第一端与所述放大器的正极电性连接，所述第七电阻的第二端接地；所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第一端电性连接，所述第六电阻的第二端接地；所述第四电容的第一端与所述开关的第二固定端子电性连接，所述第四电容的第二端接地；所述第五电容的第一端与所述放大器的负极电性连接，所述第五电容的第二端与所述放大器的输出端电性连接；所述反馈电阻的第一端与所述第三电容的第二端电性连接，所述反馈电阻的第二端与所述放大器的输出端电性连接。进一步地，所述框架式探头为闭合式框架探头。进一步地，所述框架式探头由玻莫合金铁芯绕在一个跑道形骨架上制成。本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管、控制线圈和激励线圈组成激励电路，输出线圈只有在框架式探头铁芯一臂(即第一壁)进入饱和和另一臂(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器，其特征在于，包括：框架式探头、三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管、控制线圈、激励线圈及输出线圈；所述第一电阻的第一端接电源，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端电性连接；所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端电性连接，所述第二电阻的第二端接地；所述三极管的集电极接电源，所述三极管的基极与所述控制线圈的第一端电性连接；所述控制线圈的第二端与所述第一电容的第二端电性连接；所述三极管的发射极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述激励线圈的第二端接地；所述第一二极管的负极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述第一二极管的正极接地；所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极电性连接，所述第二二极管的负极与所述输出线圈的第一端电性连接，所述输出线圈的第二端接地；所述控制线圈缠绕在所述框架式探头的第一壁上；所述激励线圈缠绕在所述框架式探头的第二壁上，且所述第一壁与所述第二壁相对；所述输出线圈交替缠绕在所述框架式探头的第一壁和第二壁的外壁上。/n

【技术特征摘要】
1.一种间歇脉冲电压激励磁通门传感器，其特征在于，包括：框架式探头、三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管、控制线圈、激励线圈及输出线圈；所述第一电阻的第一端接电源，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端电性连接；所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端电性连接，所述第二电阻的第二端接地；所述三极管的集电极接电源，所述三极管的基极与所述控制线圈的第一端电性连接；所述控制线圈的第二端与所述第一电容的第二端电性连接；所述三极管的发射极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述激励线圈的第二端接地；所述第一二极管的负极与所述激励线圈的第一端电性连接，所述第一二极管的正极接地；所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极电性连接，所述第二二极管的负极与所述输出线圈的第一端电性连接，所述输出线圈的第二端接地；所述控制线圈缠绕在所述框架式探头的第一壁上；所述激励线圈缠绕在所述框架式探头的第二壁上，且所述第一壁与所述第二壁相对；所述输出线圈交替缠绕在所述框架式探头的第一壁和第二壁的外壁上。


2.如权利要求1所述的间歇脉冲电压激励磁通门传感器，其特征在于，还包括：开关、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、反馈电阻及放大器；所述开关的触发端子与所述第二二极管的负极电性连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞学亮，马小龙，向前，殷超，林海霞，
申请(专利权)人：武汉深海蓝科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42