[发明专利]一种拓宽磁电传感器工作频率范围的方法

说明书

本发明公开了一种拓宽磁电传感器响应频率范围的方法，包括如下步骤：首先，根据磁电传感器在不同频率相同幅值的交变磁场激励下的输出信号获得幅频数据，根据谐振频率下的磁电系数与在不同频率下的磁电系数中获得在不同频率下的补偿系数；根据磁电传感器在被测信号激励下输出信号获得被测信号的响应频域数据；然后，对被测信号的响应频域数据与不同频率下的补偿系数进行相乘处理获得被测信号补偿后响应频域数据；最后，对被测信号补偿后响应幅频域据进行逆傅里叶变换获得被测信号补偿后时域数据。本发明从方法的角度实现对磁电传感器输出信号的补偿，实现简单且成本低，能够快速调整该方法适用于不同类型的磁电传感器时，可以降低产品开发周期。

技术领域

本发明属于磁电传感器技术领域，更具体地，涉及一种拓宽磁电传感器工作频率范围的方法。

背景技术

磁电传感器是一种将磁场信号转换为电场信号的器件。它的原理是将磁致伸缩材料和压电材料利用粘和剂(如环氧树脂)粘和在一起，或者通过薄膜制备工艺将磁致伸缩材料和压电材料进行复合。磁场的变化会引起磁致伸缩材料的形状变化，磁致伸缩材料形状变化会对压电材料产生一定的机械应力，压电材料受到机械应力的作用会在材料的两端聚集电荷，产生的电荷量与机械应力的大小成正比。这样就实现了从磁场变化到应力变化到电荷变化的磁机电耦合的磁电传感器。

磁电传感器的输出特性曲线如附图1所示，从图1中可以看出磁电传感器在特定的频率的激励下会产生谐振，谐振时磁电传感器输出得到很大的提高，但是当激励频率远离谐振频率时，磁电传感器的输出快速下降。这个特性使磁电传感器在实际的应用中有很大的测量带宽限制，使得磁电传感器的输出信号会出现失真现象。通常采用硬件补偿电路对磁电传感器的输出信号进行补偿，以达到拓宽磁电传感器的谐振频段目的。但是硬件补偿电路有以下缺点：1)硬件补偿电路会引入噪声，降低测量的灵敏度；2)硬件补偿电路原理复杂，不便于设计和实现；3)硬件补偿电路成本比较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种拓宽磁电传感器工作频率范围的方法。旨在解决现有的硬件补偿电路由于原理复杂造成不利于将调试硬件补偿电路以实现不同磁电传感器工作频率范围的拓宽的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种拓宽磁电传感器工作频率范围的方法，包括以下步骤：

S1根据磁电传感器在不同频率相同幅值的交变磁场激励下的输出信号获得幅频数据；

根据磁电传感器在被测信号激励下输出信号获得被测信号的响应频域数据；

S2根据幅频数据获取谐振频率的磁电系数以及在第i个频率的磁电系数，根据谐振频率的磁电系数与第i个频率的磁电系数中获得在第i个频率的补偿系数；

S3从所述响应频域数据中提取第i个频率f_i的响应幅值，对所述第i个频率f_i的响应幅值与所述第i个频率f_i的补偿系数进行相乘处理获得第i个频率的补偿响应幅值，让频率遍历被测信号所包含的所有频率，获得被测信号补偿后响应频域数据；

对被测信号补偿后响应频域数据进行逆傅里叶变换获得被测信号补偿后时域数据，被测信号补偿后时域数据为消除失真现象后的数据，实现拓宽磁电传感器的工作频率范围；

其中，f₁≤f_i≤f_n，f_i为第i个频率，f₁为被测信号频率范围的下限，f_n为被测信号频率范围的上限，n为被测信号所包含频率的数量。