[发明专利]一种抑制环境共模噪音的磁电复合基磁传感器系统

说明书

本发明提供一种抑制环境共模噪音的磁电复合基磁传感器系统，包括两个单轴磁电复合基磁传感器、数据采集设备、计算机，两个磁电复合基磁传感器同向平行放置，所产生的输出信号接入数据采集设备的输入端，数据采集设备的输出端与计算机相连，数据采集设备将两个单轴磁电复合基磁传感器输入的模拟电压信号转化为数字信号并通过USB接口接入计算机中。本发明可以有效地降低环境中的共模噪音，提高实际测试中的信噪比。

技术领域

本发明涉及一种抑制环境共模噪音的磁电复合基磁传感器系统，属于磁电复合材料技术领域。

背景技术

磁传感器在工业生产，汽车制造，国防等领域有着广泛的应用。但整体来讲，目前市场上的传感器无法达到非常高的使用要求：超高灵敏度的磁传感器造价高昂，价格低廉的磁传感器的灵敏度又无法满足实际应用的要求。而近些年随着磁电复合材料的发展，一种基于磁电复合材料的高性能磁传感器有望填补已有传感器的不足。

目前磁电复合基磁传感器的低频噪音可以达到6pT/rtHz(1Hz)的水平，其性能已经优于市场上的磁通门传感器的性能。但该测试结果是在实验室条件下获得，为了屏蔽环境磁噪音以及振动噪音的干扰，需要将传感器放置在磁屏蔽桶内、且将整个磁屏蔽系统放置在隔震台上。这样的测试环境在实际应用中是很难保证的，直接制约了磁电磁传感器的户外实际应用。

对于抑制磁传感器的噪声，Mather Phillip等提出通过惠斯通电桥的设计来降低半导体磁畴的巴克豪森噪音(US20080055482)，德国Micronas GmbH公司通过低通滤波和乘法器组合的方法去除动态器件的动态噪音(DE20151014952)。这些方法都是针对传感器本身的噪音降低，而没有考虑到环境噪音的干扰。对于抑制环境噪音，有工作指出可以通过优化从磁电复合材料结构，如差分结构的设计(J.Gao,J.Zhai,Y.Shen,L.Shen,D.Gray,J.Li,P.Finkel and D.Viehland,Differential-Mode Vibrational Noise CancellationStructure for Metglas Pb(Zr,Ti)O(3) Fiber Magnetoelectric Laminates,IEEETransactions on Ultrasonics,Ferroelectrics,and Frequency Control,vol.58,p.1541-1544,2011)。而这种差分结构对制作工艺要求严格，需要所制备的样品在几何方面完美对称，否则就会产生相位差严重影响降低振动噪音的效果，因此这种方法的重复性并不十分理想，实际应用中效果不明显。另外，对于抑制环境中其它噪音源如磁场噪音等方面，在结构方面进行改进的技术无法实现降低此类噪音的影响。

发明内容

本发明的目的是针对磁电磁传感器易受外界噪音影响的问题，提出一种有效降低环境共模噪音，提高信噪比的解决方法，即是一种抑制环境共模噪音的磁电复合基磁传感器系统，该系统简单易操作并且可以抑制环境中的多种噪音源。

本发明的目的是这样实现的：包括两个单轴磁电复合基磁传感器、数据采集设备、计算机，两个磁电复合基磁传感器同向平行放置，所产生的输出信号接入数据采集设备的输入端，数据采集设备的输出端与计算机相连，数据采集设备将两个单轴磁电复合基磁传感器输入的模拟电压信号转化为数字信号并通过USB接口接入计算机中。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.磁电复合基磁传感器包含磁电复合材料以及电荷信号放大器，两个磁电复合基磁传感器所产生的输出信号接入数据采集设备的输入端是指两个磁电复合基磁传感器所产生的输出信号经过电荷信号放大器的电路后接入数据采集设备的输入端。

2.磁电复合材料包含磁致伸缩材料层和压电材料层。

3.两个磁电复合基磁传感器之间的距离是10厘米。