[发明专利]一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置及方法

说明书

本发明公开了一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置及方法，包括敏感结构，所述敏感结构包括依次设置在同一水平线上的微型线圈、隧道磁阻效应传感器和软磁磁导，所述微型线圈的轴向垂直于水平线设置，所述微型线圈和隧道磁阻效应传感器间隔预设距离，所述隧道磁阻效应传感器的敏感方向垂直于所述微型线圈的轴向；振荡电路，所述振荡电路与所述微型线圈连接以驱动微型线圈产生周期性交变磁场；低噪声电路，所述低噪声电路与隧道磁阻效应传感器连接并对隧道磁阻效应传感器的输出信号进行处理。其能够抑制低频噪声，提高了信噪比和检测灵敏度，性能稳定，成本低廉。

技术领域

本发明涉及隧道磁阻效应传感器技术领域，具体涉及一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置及方法。

背景技术

隧道磁阻效应传感器是一种将感应到的磁场强度变化转变为电信号变化的传感器，作为测量装置，隧道磁阻效应传感器具有磁场灵敏度高、功耗低、温度稳定性好、体积小等诸多优势，在现代工业和电子产品中用于弱磁场检测以及测量电流、位置、方向等物理参数。

虽然隧道磁阻效应传感器检测磁场的灵敏度很高，但是它的输出噪声严重影响了分辨率，特别是低频段处的1/f噪声。由于1/f噪声的大小与传感器工作频率相反，在频率较低时，1/f噪声很高，这一特性使得隧道磁阻效应传感器对静磁场(或低频磁场)的检测精度相比于高频处的检测精度要差两个数量级，严重限制了它对静态或低频磁场的探测能力，而且该1/f噪声取决于内部磁结构，会随着偏置电压改变而改变，所以无法通过传感器偏置调制进行消除，因此，低频段的噪声严重影响传感器的检测性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置及方法，其能够抑制低频噪声，提高了信噪比和检测灵敏度，性能稳定，成本低廉。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置，包括：

敏感结构，所述敏感结构包括依次设置在同一水平线上的微型线圈、隧道磁阻效应传感器和软磁磁导，所述微型线圈的轴向垂直于水平线设置，所述微型线圈和隧道磁阻效应传感器间隔预设距离，所述隧道磁阻效应传感器的敏感方向垂直于所述微型线圈的轴向；

振荡电路，所述振荡电路与所述微型线圈连接以驱动微型线圈产生周期性交变磁场；

低噪声电路，所述低噪声电路与隧道磁阻效应传感器连接并对隧道磁阻效应传感器的输出信号进行处理。

作为优选的，所述隧道磁阻效应传感器为推挽式全桥结构，所述隧道磁阻效应传感器包括恒电压源和四个桥臂；所述四个桥臂包括依次连接的第一磁性隧道结、第二磁性隧道结、第三磁性隧道结和第四磁性隧道结；所述第一磁性隧道结和第四磁性隧道结敏感方向相差180°；所述第二磁性隧道结和第三磁性隧道结敏感方向相差180°；所述第一磁性隧道结和第二磁性隧道结间设置有第一连接点，所述第三磁性隧道结与第四磁性隧道结间设置有第二连接点，所述第一连接点和第二连接点间设置有恒电压源；所述第一磁性隧道结与第四磁性隧道结间设置有第一输出端，所述第二磁性隧道结和第三磁性隧道结间设置有第二输出端。

作为优选的，所述低噪声电路包括差分放大电路、解调电路和低通滤波电路；所述差分放大电路的输入端分别与第一输出端和第二输出端连接；所述解调电路的输入端与差分放大电路的输出端连接，所述解调电路的参考信号端与振荡电路连接；所述低通滤波电路与解调电路的输出端连接。

作为优选的，所述第一输出端与差分放大电路间依次设置有第一跟随器、第一调零电路和第二跟随器；所述第二输出端与差分放大电路间依次设置有第三跟随器、第二调零电路和第四跟随器。

作为优选的，所述微型线圈包括磁芯和环绕磁芯设置的多匝线圈，所述磁芯为工字型磁芯，且所述磁芯由高磁导率软磁材料制成。

作为优选的，所述软磁磁导为矩形。

作为优选的，所述软磁磁导由高磁导率的软磁材料制成。