CN109917469B - 一种非对称高灵敏度线圈磁传感器 - Google Patents

一种非对称高灵敏度线圈磁传感器 Download PDF

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陈庆作
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Abstract

本发明公开了一种非对称高灵敏度线圈磁传感器，涉及磁传感器领域，包括：支撑底座、感应线圈主体、信号连接接口；所述感应线圈主体包括三个直径由小到大依次排列的圆形线圈；所述感应线圈主体用于测量空间内x方向的磁场信息；所述支撑底座用于在测量磁场梯度时进行水平调节操作；所述信号连接接口用于传递与磁场梯度相对应的电压信号。提出一种结构简单、高灵敏度、高信噪比的三线圈结构，通过对称的布局和走线，降低了磁场强度信号的噪声，这种交变磁场三线圈，可以测量磁场的谐振频率更高，频带范围更宽，磁场强度信号输出可以达到几百微伏的量级。

Description

一种非对称高灵敏度线圈磁传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器领域，尤其是一种非对称高灵敏度线圈磁传感器。
背景技术
感应式磁传感器具有灵敏度高、稳定性高、制作简单的优点，被广泛应用于瞬变电磁法勘探中，瞬变电磁法对线圈传感器灵敏度和信噪比的要求较高，感应式磁传感器灵敏度越高，勘探深度越大，感应式磁传感器信噪比越大，对环境中有用信号的分辨能力越强。
目前用于瞬变电磁法的线圈磁传感器信噪比较小，灵敏度低，通过增加线圈匝数和横截面积，可以实现线圈磁传感器灵敏度的增加，但同时会增加对环境噪声场的接收，不会有效提高线圈磁传感器的信噪比。
发明内容
本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种非对称高灵敏度线圈磁传感器。
本发明的技术方案如下：
一种非对称高灵敏度线圈磁传感器，包括：支撑底座、感应线圈主体、信号连接接口；所述感应线圈主体包括三个直径由小到大依次排列的圆形线圈；
所述感应线圈主体用于测量空间内x方向的磁场信息；
所述支撑底座用于在测量磁场梯度时进行水平调节操作；
所述信号连接接口用于传递与磁场梯度相对应的电压信号。
其进一步的技术方案为：三个所述圆形线圈的直径从小到大依次为D、1.245D和1.491D，基线距离为0.561D；三个所述圆形线圈缠绕在共轴的无磁骨架上。
其进一步的技术方案为：三个所述圆形线圈按直径从小到大依次为第一线圈、第二线圈、第三线圈；
所述第一线圈和所述第二线圈同向并联；
所述第二线圈和所述第三线圈串联反接。
其进一步的技术方案为：每个所述圆形线圈的匝数为50至100匝。
其进一步的技术方案为：所述感应线圈主体的测量电压信号引线采用高屏蔽因数同轴电缆。
其进一步的技术方案为：所述信号连接接口具有无磁屏蔽功能。
其进一步的技术方案为：所述支撑底座的四角上设置有水平调节螺母，所述水平调节螺母用于使两个条式水平仪的气泡处于中间位置。
本发明的有益技术效果是：
提出一种结构简单、高灵敏度、高信噪比的三线圈结构，通过对称的布局和走线，降低了磁场强度信号的噪声，这种交变磁场三线圈，可以测量磁场的谐振频率更高，频带范围更宽，磁场强度信号输出可以达到几百微伏的量级。
通过在无磁骨架上缠绕多匝线圈，使得感应电压更大，三线圈可以测量uT量级的磁场信号。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的一种非对称高灵敏度线圈磁传感器的结构框图。
图2是本发明一个实施例提供的一种非对称高灵敏度线圈磁传感器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
图1是本发明一个实施例提供的一种非对称高灵敏度线圈磁传感器的结构框图，如图1所示，非对称高灵敏度线圈磁传感器包括：支撑底座1、感应线圈主体2、信号连接接口3。
结合参考图2，感应线圈主体2包括三个直径由小到大依次排列的圆形线圈。可选的，三个圆形线圈的直径从小到大依次为D、1.245D和1.491D，基线距离为0.561D；三个圆形线圈缠绕在共轴的无磁骨架上。
感应线圈主体2用于测量空间内x方向的磁场信息。
三个圆形线圈主要用于采集空间某一区域x方向磁场梯度值，每个圆形骨架外缠绕线圈，组成单轴磁传感器，三个圆形线圈的轴向方向定义为x轴。
三线圈结构对瞬变磁信号进行测量时，具有更大的灵敏度和信噪比。
支撑底座1用于在测量磁场梯度时进行水平调节操作。
信号连接接口3用于传递与磁场梯度相对应的电压信号。
这里的电压信号通常是微弱电压信号。
可选的，如图2所示，三个圆形线圈按直径从小到大依次为第一线圈4、第二线圈5、第三线圈6。
第一线圈4和第二线圈5同向并联，可以减小线圈的分布电容进而提高线圈谐振频率。
第二线圈5和第三线圈6串联反接，可以在一定程度上抑制地磁场及共模噪声。
三线圈结构采用串联反接和分段并联的接线方式，该结构兼顾屏蔽环境中的共模噪声磁场和减小线圈分布电容的作用。
可选的，每个圆形线圈的匝数为50至100匝，具体的匝数值根据传感器灵敏度和谐振频率值确定。漆包线线圈采用规则绕法绕制，在无磁骨架上缠绕多匝线圈和采用无磁屏蔽功能信号的传递接口技术细节使得三线圈可以测量uT量级的磁场信号。
可选的，感应线圈主体2的测量电压信号引线采用高屏蔽因数同轴电缆，减少外界电磁场噪声对测量电压信号的干扰。
可选的，信号连接接口3具有无磁屏蔽功能。
可选的，支撑底座1的四角上设置有水平调节螺母。
水平调节螺母用于使两个条式水平仪的气泡处于中间位置。
以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，包括：支撑底座、感应线圈主体、信号连接接口；所述感应线圈主体包括三个直径由小到大依次排列的圆形线圈；
三个所述圆形线圈的直径从小到大依次为D、1.245D和1.491D，基线距离为0.561D；
所述感应线圈主体用于测量空间内x方向的磁场信息,三个所述圆形线圈的轴向方向定义为x轴；
所述支撑底座用于在测量磁场梯度时进行水平调节操作；
所述信号连接接口用于传递与磁场梯度相对应的电压信号。
2.根据权利要求1所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，三个所述圆形线圈缠绕在共轴的无磁骨架上。
3.根据权利要求2所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，三个所述圆形线圈按直径从小到大依次为第一线圈、第二线圈、第三线圈；
所述第一线圈和所述第二线圈同向并联；
所述第二线圈和所述第三线圈串联反接。
4.根据权利要求2所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，每个所述圆形线圈的匝数为50至100匝。
5.根据权利要求1所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，所述感应线圈主体的测量电压信号引线采用高屏蔽因数同轴电缆。
6.根据权利要求1所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，所述信号连接接口具有无磁屏蔽功能。
7.根据权利要求1至6任一所述的非对称高灵敏度线圈磁传感器，其特征在于，所述支撑底座的四角上设置有水平调节螺母，所述水平调节螺母用于使两个条式水平仪的气泡处于中间位置。
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