[发明专利]一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路

说明书

本发明公开了一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路，采用低功耗温控晶振构成的双极性间歇脉冲激励单元对铁芯进行激励；采用温控晶振稳定工作频率，采用双极性激励方式使铁芯实时退磁，采用间歇脉冲电压激励波形大幅度降低功耗；通过低阻开关控制恒压源对铁芯激励，大幅度提高激励单元的能量利用效率；本发明提供的这种磁强计零点测量电路对三轴磁探头采用弱耦合方式安装，通过优化三轴磁探头的相对位置，降低三轴耦合误差，采用零点自动测量电路，可以编程控制对电路零点的在线检测，可用于磁场测量和磁性物体探测领域。

技术领域

本发明属于磁场测量或磁强计技术领域，更具体地，涉及一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路。

背景技术

磁通门磁强计是精密的磁场矢量测量仪器，广泛用于卫星、地磁科学观测、资源勘探、弱磁场测量、工业控制以及军事应用等领域。对磁通门磁强计的基本要求精度高、分辨率高、长期工作零点稳定性好、线性度好、攻耗低。但是，各项技术指标的提高需要很高的代价，有些指标互相制约，比如，为保持长期工作零点稳定性，目前常用双铁芯、环形或跑道形铁芯结构，并采用正弦电流过饱和激励，典型分辨率为1.0nT，零点长期漂移可以做到10nT以下，但由此带来了很大的能耗，使功耗达几瓦甚至几十瓦以上，限制了磁通门磁强计在低功耗领域的应用。

在毫瓦量级低功耗应用领域，目前常用的磁通门铁芯结构有单铁芯、双铁芯、环形或跑道形铁芯，通常采用脉冲电压激励方式。为了使磁强计功耗低至毫瓦量级，多采用脉冲宽度较窄的激励波形；磁强计探头铁芯的工作状态不稳定，受时间和温度影响很大，使得磁强计的输出噪声较大，电路零点的温漂和时漂严重，目前毫瓦量级低功耗磁通门的分辨率为5～10nT，但长期零点漂移在100nT以上，难以应用于精密测量领域。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路，其目的在于在保持磁通门磁强计高分辨率、高稳定性的同时，降低其检测功耗。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路，包括激励单元、激励线圈、信号线圈、反馈电路、零点测量控制电路、同步检波控制电路、放大检波积分电路和微处理单元；

其中，激励线圈缠绕在磁强计探头铁芯的一端，信号线圈与激励线圈匹配，缠绕在磁强计探头铁芯的另一端；

激励线圈的一端连接激励单元的第一输出端，另一端接地；零点测量控制电路的第一输入端和第二输入端分别与信号线圈的两端连接，第三输入端与微处理单元的输出端连接，第四输入端与反馈电路的输出端连接；放大检波积分电路的第一输入端与零点测量控制电路的输出端连接，第二输入端与同步检波控制电路的输出端连接；同步检波控制电路的输入端与激励单元的第二输出端连接；反馈电路的输入端与放大检波积分电路的输出端连接；微处理单元的输入端也与放大检波积分电路的输出端连接。

优选的，上述三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路，其激励单元采用频率稳定的双极性间歇脉冲电压激励电路。

优选的，上述三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路，其激励单元包括方波信号发生单元、计数译码电路、第一储能单元和第二储能单元；

其中，计数译码电路的输入端与方波信号发生单元的输出端连接；第一储能单元的第一端与计数译码电路的第一输出端连接，电源端用于连接外部恒压源；

第二储能单元的第一端与计数译码电路的第二输出端连接，第二端连接第一储能单元的的第二端、第三端连接第一储能单元的第三端、第四端接地、第五端连接激励线圈；

通过方波信号发生单元生成频率与宽度稳定的，正负对称的间歇脉冲电压波形；在该电压波形与储能单元的作用下，接通正负恒压源对铁芯进行直接激励；尽可能减小激励回路其它部分的压降损耗，使激励电压压降绝大部分加在激励线圈两端，由此大幅度提高激励单元的能量利用效率，进而降低激励攻耗，提高磁强计的零点稳定性。