[发明专利]一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲激励电路，尤其是涉及一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路。

背景技术

采用磁通门原理构成的直流及低频磁场测量装置广泛用于空间与物体磁场测量、探矿、井道测量、虚拟现实中的三维坐标跟踪等领域，同时，用于直流电流与直流漏电流测量，以及磁饱和放大器中。

磁通门激励电路的主要作用是输出正负对称的周期性电流，使探头磁芯交替进入与退出深度磁饱和状态，从而获得高灵敏度与高精度的感应线圈输出信号，该信号通过检波得到与外界被测磁场成正比的电压信号。

目前一般采用电容与磁探头激励线圈组成谐振回路的方法增加激励电流。文献“A solution of fluxgate excitation fed by squarewave voltage，Si Liu，Daping Cao，Sensors and Actuators A 163(2010)118-121”描述了并联电容激励电路，该电路主要在高性能磁通门传感器中使用。美国专利U.S.Pat.No.6,867,587 Excitation Circuit for a Fluxgate Sensor提出了基于饱和电感的并联电容激励电路。文献“Portable fhxgate magnetometer，Pavel Ripka，Petr Kaspar，Sensors and Actuators A 68(1998)286-289”描述了串联电容激励电路，该电路在便携式磁通门传感器中具有优势。上述激励电路均采用三极管半桥作为电路驱动级，在电路运行阶段只有一支三极管处于导通状态，其共同缺陷是：在半桥中，三极管处于导通状态时的部分时间段内具有反向电流流过，这一缺陷对并联电容及串联电容两种激励电路分别导致的问题是：在并联电容激励电路的情况下需要增加一个较大电感，在串联电容激励电路的情况下激励功耗难以进一步降低。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能够消除激励电路中在三极管导通时流过的反向电流，使得在并联电容激励电路中无需使用电感，也使得串联电容激励电路的功耗进一步降低的一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能将并联电容激励电路使用在便携式磁通门传感器中的一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路，其特征在于，包括时序控制器、与时序控制器连接的第一半桥单元、与第一半桥单元连接的探头激励线圈单元、以及分别与探头激励线圈单元和时序控制器连接的第二半桥单元。

本专利包括三种方案：即有单向元件的并联电容激励电路、无单向元件的并联电容激励电路、串联电容激励电路，这三种电路的共同特征在于，包括时序控制器、与时序控制器连接的第一半桥单元、与第一半桥单元连接的探头激励线圈单元、以及分别与探头激励线圈单元和时序控制器连接的第二半桥单元。

有单向元件的并联电容激励电路方案：在上述的一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路，所述的第一半桥单元包括三极管P1、三极管P2；所述第二半桥单元包括三极管P3和三极管P4；所述探头激励线圈单元包括第一单向元件A1、第二单向元件A2、电容C1、磁探头激励线圈M1以及电容C2；

所述时序控制器的CK1端连接第一半桥单元中的三极管P1的栅极，时序控制器的CK2端连接第一半桥单元中的三极管P2的栅极，时序控制器的CK3端连接第二半桥单元中的三极管P3的栅极，时序控制器的CK4端连接第二半桥单元中的三极管P4的栅极，三极管P1和三极管P2的漏极分别连接第一单向元件A1和第二单向元件A2，第一单向元件A1和第二单向元件A2的结合点连接电容C1，电容C1连接磁探头激励线圈M1，磁探头激励线圈M1连接第二半桥单元中的三极管P3和三极管P4的漏极结合点，电容C2与磁探头激励线圈M1并联。

由于具有单向元件A1和单向元件A2，上述电路中的三极管P1、三极管P2、三极管P3和三极管P4在各自导通时均不存在反向电流。

当磁探头激励线圈M1内阻较大，或磁芯损耗大时，电容C2与磁探头激励线圈M1组成的并联谐振电路内部损耗大，导致电容C2上的电压绝对值不超过电源电压VSS的情况下，各三极管导通时不可能有反向电流，因此，第一单向元件A1和第二单向元件A2可以去掉，如此得到：