[发明专利]用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业磁场传感器技术领域，尤其涉及一种用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器。

背景技术

高性能的磁场传感器可以用于目标体引起的磁场异常探测，例如重要港口的海底监测网、水下目标探测与跟踪、海底监测与预警网、陆上要地监测网等建设，具有无源性、不易为目标体发现、抗干扰能力强等优点。

意大利海军研究部门于2004年开发了一套声磁结合的反蛙人港口防护系统(Magnetic-Acoustic System，简称MAC系统)，该系统利用磁传感器作为声纳系统的补充用来对港口附近海域进行预警检测。以色列原子能机构下属的一个研究小组开展了磁传感器网络对运动目标的检测、定位与跟踪研究。通过用磁偶极子模型对目标建模，假设目标的运行轨迹为匀速直线并通过先进的信号处理方法，实现了对目标的即时检测和精确定位跟踪。可见，在海岸预警技术方面，感应式磁场传感器是不可或缺的核心技术，直接制约着我国海岸预警系统的发展。

然而，目前海岸预警新技术和仪器中，以磁阻式磁场传感器和磁通门磁场传感器应用最为广泛。然而，磁阻式磁场传感器灵敏度一般大于1nT/√Hz，不仅识别目标距离近，且对于一些小目标无法识别，严重制约了水下军事监测范围和精度。磁通门式磁场传感器虽然灵敏度较低，一般为5pT/√Hz，但是其功耗较大，一般为400mW，对海底供能要求较高，尤其在多节点的情况下，若要形成广泛的军事监测网络耗费巨大，不适合于供电要求苛刻的海底探测与监测系统中应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器，以提高磁场传感器的灵敏度，减小其体积。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器。该感应式磁场传感器包括：三轴磁场传感器模块，包括探测方向两两垂直的三支传感器本体；信号处理模块，包括三组信号处理电路，分别与三支传感器本体相连接，用于对三支传感器本体输出的信号分别进行放大和滤波；以及信号采集电路，与信号处理模块的三组信号处理电路相连接，用于将放大滤波后的信号调整信号带宽至预设带宽，并对三组信号分别进行采集输出。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器具有以下有益效果：

(1)本发明采用了磁通聚集器，通过在原有的细长型磁芯两端加磁盘聚集磁通，等效的提高了磁芯的长径比，突破了传统感应式磁场传感器在有限空间内的噪声极限，提高了磁场传感器的灵敏度，约为10pT/√Hz。

(2)本发明采用采用低功耗零漂移放大芯片，在实现低噪声放大的同时抑制了1/f噪声，并且，放大电路的功耗仅为350μW，极大地减轻了海底供能的负担，适于形成海底探测与监测系统网络。

附图说明

图1为根据本发明实施例用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器中一传感器本体及与其相连的放大电路的示意图；

图2为根据本发明实施例用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器中传感器本体模块的结构示意图；

图3为根据本发明实施例用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器中信号处理模块中一组信号处理电路的结构框图；

图4为图3中放大电路中放大电路的电路图；

图5为图3中放大电路中滤波电路的电路图；

图6为图3中放大电路中信号采集电路的电路图；

图7为本发明实施例用于水下磁异常网络的超低功耗感应式磁场传感器本底噪声水平指标。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

本发明是针对现实要求提出的用于水下磁异常网络的超低功耗感应式磁场传感器。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器。图1为根据本发明实施例用于水下磁异常网络的感应式磁场传感器中一传感器本体及与其相连的放大电路的示意图。