[发明专利]磁场测量传感器、系统及方法

说明书

本申请公开了一种磁场测量传感器、系统及方法。该磁场测量传感器包括：激励线圈和磁电敏感单元；其中，所述磁电敏感单元设置于所述激励线圈内部；所述激励线圈，用于接收阶跃信号，在所述阶跃信号的驱动下产生电流，并生成阶跃变化的激励磁场；所述磁电敏感单元，用于在阶跃变化的激励磁场以及待测磁场的激励下，以固有频率发生机械振荡，产生目标输出电压。所述磁场测量传感器系统包括：信号发生模块、解调模块、上位机以及上述的磁场测量传感器。

技术领域

本申请属于磁场测量技术领域，具体涉及一种磁场测量传感器、系统及方法。

背景技术

在磁传感器、执行器、能量收集器等领域磁致伸缩材料或压电复合材料因具有巨磁电效应都有着广泛的应用。基于线性磁电效应的磁场测量传感器可以探测低至10^-12T的交变磁场，但需要线圈或永磁体提供直流偏置场则会增加传感器的尺寸和重量。而基于非线性磁电效应的传感器可以将直流或交流待测磁场调制到激励磁场附近，无需施加偏置磁场，能够实现高灵敏度和低噪声的磁场测量。

但相关技术中的非线性磁电效应器件都是采用线圈产生持续交流磁场的激励方式进行磁场的激励，这种外部交流信号源持续激励的方式将会引入器件的串扰噪声，从而影响信噪比。

发明内容

本申请实施例提供一种磁场测量传感器、系统及方法，能够解决通过外部交流信号源持续激励的方式而引入器件串扰噪声影响信噪比的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种磁场测量传感器，该磁场测量传感器包括：激励线圈和磁电敏感单元；其中，所述磁电敏感单元设置于所述激励线圈内部；所述激励线圈，用于接收阶跃信号，在所述阶跃信号的驱动下产生电流，并生成阶跃变化的激励磁场；所述磁电敏感单元，用于在阶跃变化的激励磁场以及待测磁场的激励下，以固有频率发生机械振荡，产生目标输出电压。

第二方面，本申请实施例提供了一种磁场测量传感器系统，该系统包括：信号发生模块，解调模块、上位机以及如第一方面所述的磁场测量传感器；其中，所述上位机与所述信号发生模块连接；所述信号发生模块与所述磁场测量传感器的激励线圈连接；所述磁场测量传感器与所述解调模块连接；所述解调模块与所述上位机连接；其中，所述信号发生模块用于在所述上位机的控制下产生阶跃信号，并将所述阶跃信号输入到所述磁场测量传感器。

第三方面，本申请实施例提供了一种磁场测量方法，应用于如第二方面所述的磁场测量传感器系统，该方法包括：

将阶跃信号输入磁场测量传感器，产生目标输出电压；

将所述目标输出电压输入解调模块进行解调，得到待测磁场信号；

将所述待测磁场信号输入上位机进行信号处理，得到待测磁场信息；

其中，所述目标输出电压为所述磁场测量传感器的磁电敏感单元在阶跃变化的激励磁场以及待测磁场的激励下产生的；所述待测磁场信号载有待测磁场信息。

在本申请实施例中，磁场测量传感器的激励线圈通过接收阶跃信号，并在该阶跃信号的驱动下产生电流，从而生成阶跃变化的激励磁场；然后所述磁场测量传感器的磁电敏感单元在所生成的激励磁场以及待测磁场的激励下，以固有频率发生机械振荡，产生目标输出电压，该目标输出电压以用于后续进行解调得到待测磁场信号，从而根据该待测磁场信号得到待测磁场信息。不同于采用外部交流信号源持续激励磁电敏感单元，能够减少外部交流信号源所引入的器件串扰噪声，从而影响信噪比，可以显著提高信噪比。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种磁场测量传感器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种磁场测量传感器的结构示意图；

图3是本申请实施例中的磁电敏感单元的非线性磁电效应原理示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种磁场测量传感器的结构示意图；