[发明专利]自注入锁定式级联磁通门传感器及实现方式

说明书

本发明涉及一种自注入锁定式级联磁通门传感器及实现方式，是由电压电流转换电路经由磁通门探头、仪表放大器、积分电路、滤波电路、放大电路和信号检测电路与信号采集及互相关算法处理连接构成。在级联磁通门传感器的基础上，增设自注入锁定环节，实现磁通门传感器的低噪声磁场测量。与现有同类相比，不需要外界激励信号便可正常工作，通过注入与振荡信号同频的锁定信号实现振荡频率的锁定，降低了传感器的整体噪声，通过实时提取振荡信号的频率特征实时调整注入信号的频率，始终保持注入锁定的最佳噪声抑制效果，测试结果显示自注入式级联磁通门传感器的本底噪声功率谱密度与无自注入锁定级联磁通门传感器相比可降低15dB。

技术领域：

本发明涉及一种磁通门传感器，尤其是一种通过自注入锁定方式实现的低噪声的级联磁通门传感器。

背景技术：

磁通门现象是一种普遍存在的电磁感应现象，磁通门传感器的基本原理服从于法拉第电磁感应定律，利用磁芯的磁滞饱和特性将磁信号转换成电信号进行测量。级联磁通门传感器基于磁芯的过阻尼双稳态非线性特征，依据非线性系统的耦合振荡原理，利用耦合振荡特征对于外界磁场变化的灵敏性对目标磁场进行检测。US7420366B1《Couplednonlinear sensor system》和US7528606B1《Coupled nonlinear sensor system forsensing a time-dependent target signal and method of assembling the system》公开了一种级联磁通门传感器的设计，并应用时间差检测方案对外界磁场进行量化。

对磁通门传感器的低噪声设计实现，一般从探头结构改进、电流激励精度提升和检测方案改进等方面进行，如US7212001公开的《Fluxgate sensor integrated havingpick-up coil mounted on excitation coil in printed circuit board and methodfor manufacturing the same》、CN101604966公开的《磁通门传感器激励电路》和CN101545958公开的《双向磁饱和时间差磁通门传感器》。

US9140765B1《Injection locked nonlinear dynamic system》公开了一种采用外部信号发生装置产生注入信号对级联磁通门进行锁定的方法，但是在磁场测量过程中注入信号的频率无法进行实时的调整(依据级联磁通门的工作原理，当目标磁场大小变化时耦合振荡的频率也会发生改变；并且，注入锁定对于噪声的抑制效果与注入信号与待锁定信号的频率差异有关)，由此造成使注入锁定对于级联磁通门传感器的噪声抑制效果减弱甚至失效。

发明内容：

本发明的目的就在于针对现有注入锁定在级联磁通门传感器噪声抑制方面的缺陷，提供一种通过自注入锁定方式实现低噪声磁场测量的磁通门传感器及实现方式。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

自注入锁定式级联磁通门传感器，是由电压电流转换电路a16)经由磁通门探头分支a11的激励线圈a113、磁通门探头分支a11的感应线圈a115、仪表放大器a12、积分电路a13、滤波电路a14、放大电路a15、电压电流转换电路b26连接，滤波电路a14经由振荡频率自动识别及注入信号发生单元a17与磁通门探头分支a11的锁定线圈a114连接；

电压电流转换电路b26经由磁通门探头分支b21的激励线圈a113、磁通门探头分支b21的感应线圈a115、仪表放大器b22、积分电路b23、滤波电路b24、放大电路b25与电压电流转换电路c36连接，滤波电路b24经由振荡频率自动识别及注入信号发生单元b27与磁通门探头分支b21的锁定线圈a114连接；