[发明专利]一种数字补偿式AMR磁场测量装置

说明书

一种数字补偿式AMR磁场测量装置，包括磁场传感器，所述磁场传感器连接ADC芯片，所述ADC芯片用于对磁场传感器输出的电压信号进行模数转换；所述ADC芯片连接微处理模块，ADC芯片模数转换后所得的数字信号由微处理模块进行解调并进行积分处理；所述微处理模块的串口引脚与RS‑232串口模块相连。所述微处理模块与磁场传感器相连，微处理模块产生的PWM波对磁场传感器进行置位/复位；所述微处理模块与PWM/I转换电路相连，所述PWM/I转换电路与全桥驱动模块相连，所述全桥驱动模块经隔直电容隔直后与反馈线圈相连。本发明一种数字补偿式AMR磁场测量装置，该磁场测量装置具备稳定性好、生产成本低、量程大、噪声性能好、功耗低的优点。

技术领域

本发明涉及磁场测量技术领域，具体涉及一种数字补偿式AMR磁场测量装置。

背景技术

地磁场是一种存在于地球表面的微弱的矢量场，它在空间、海洋、地质勘探领以及生物医学研究领域有着广泛应用。对于磁场测量而言，高性能的磁场测量装置是进行磁场测量的主要工具，它由磁场传感器为敏感元件并结合相应的信号调理电路制成。因此选择合适的磁场传感器，并利用信号调理电路对其进行优化，是实现高精度磁场测量的重要保障。

目前，常用的微弱磁场传感器有各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器、隧道磁电阻(TMR)传感器、巨磁阻(GMI)抗传感器和磁通门传感器等。它们按结构可以分为开环和闭环两种，开环的磁场传感器结构简单，工作时传感器中的磁芯工作在磁滞回线上，然而磁滞回线的特性决定了开环的磁场传感器灵敏度、线性度不高；且存在磁滞现象，而且由于磁芯自身温度系数较大，所以传感器还存在较大温度漂移。相比较而言，闭环结构的磁场传感器更具优势，它们采用了闭环电流反馈结构，通过在反馈线圈上施加一个电流，可在线圈中产生与待测磁场方向相反的磁场以抵消待测外磁场，从而使传感器中的磁芯工作在零场，传感器的灵敏度和线性度达到最优。在众多微弱磁场传感器中，AMR传感器是比较常用一种，它有着体积小、功耗低、价格便宜、可靠性高等优点，并且根据不同的测量需求，它可以在开环和闭环两种用法间自由选择。

基于AMR传感器的磁场测量装置有很多，它们的主要结构是比例积分式的，而其中较多的是模拟积分式的，如中国专利号为CN：107544039A和CN：102621505A的现有专利，都采用了模拟积分电路，然而在实际使用过程中，采用模拟积分结构的AMR磁场测量装置存在以下问题：

一是存在时漂，由于置位/复位电路中往往存在置位/复位脉冲过冲的现象，而在置位/复位脉冲对AMR传感器进行置位/复位时，该过冲会被引入到AMR传感器的输出信号中，因此会导致传感器输出信号中存在尖波脉冲干扰，并且该尖波脉冲的峰值会随着电路参数的变化随机波动，所以使用模拟积分电路对传感器输出信号进行积分后所得的电压信号会存在明显的漂移，且随着时间的变化，该漂移量会逐渐变大。

二是噪声，在工程运用中，置位/复位脉冲过冲是不可避免的，因此当该过冲被引入传感器输出信号中后，输出信号中会存在很大的脉冲噪声干扰，该脉冲噪声会与电压信号一起被积分，对传感器本身的输出信号造成影响。

三是制造成本，由于模拟积分电路采用了大量集成电路，因此与数字积分相比，其生产成本也更高，不利于大批量生产。除此以外，现有的闭环式AMR磁场测量装置大多以传感器内部的偏置电流带为反馈元件，虽然在使用时更加简便，但是在多轴型的磁场测量装置中，磁场测量装置的三个敏感轴间存在着交叉轴影响，导致磁场测量精度有所降低，而使用偏置电流带只能起到补偿外部待测磁场的效果而无法对交叉轴影响进行抑制，并且由于AMR传感器自带的偏置电流带线圈常数较小，因此整个磁场测量装置的功耗也会很大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种数字补偿式AMR磁场测量装置，该磁场测量装置具备稳定性好、生产成本低、量程大、噪声性能好、功耗低的优点。

本发明采取的技术方案为：