CN216351168U - 一种增量式高精度磁通门磁强计 - Google Patents

Abstract

一种增量式高精度磁通门磁强计，包括激励电路、探头转换电路、选频放大电路、相敏检波电路、积分滤波电路和可控恒流源电路，将所述激励电路、所述探头转换电路、所述选频放大电路、所述相敏检波电路和所述积分滤波电路的输出端和输入端依次进行连接，所述可控恒流源电路作为反馈电路，输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，输入端与所述探头转换电路的输出端进行连接。本实用新型在传统的磁通门磁强计的反馈环节增加一个可控的恒定电流源，通过恒定电流源中的电流抵消大部分的被测磁场，从而使磁通门磁强计输出有限量程的电压测量更短的磁场测量范围，避免了点噪声的影响，提高了磁强计输出的信噪比，提高了磁通门磁强计的测量精度。

Description

一种增量式高精度磁通门磁强计

技术领域

本实用新型涉及航天组件制备领域，尤其涉及一种增量式高精度磁通门磁强计。

背景技术

模磁通门磁强计是一种以模拟量形式输出的磁强计，它是一种高灵敏度、高精度的磁场矢量测试仪器，精度可达十万分之一。传统的磁通门磁强计将测得的磁场信号，经过放大、积分等计算过程转化为电流信号，并将电流信号添加至反馈线圈中没通过反馈线圈产生的磁场抵消掉被测磁场由于是模拟量输出，它的输出电压受到电源电压的限制，因为输出电压不可能超过电源电压，一般最大输出电压在-10V～+10V之间。对量程为-100000nT～+100000nT的磁强计，1nT相当于0.1mV的输出电压。而一般模拟量输出的电噪声就有毫伏级的噪声。因此要提高测量精度就有一定的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种增量式高精度磁通门磁强计，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种增量式高精度磁通门磁强计，包括激励电路、探头转换电路、选频放大电路、相敏检波电路、积分滤波电路和可控恒流源电路；所述激励电路的输出端与所述探头转换电路的输入端进行连接；所述探头转换电路的输出端与所述选频放大电路的输入端进行连接；所述选频放大电路的输出端与所述相敏检波电路的输入端进行连接；所述相敏检波电路的输出端与所述积分滤波电路的输入端进行连接；所述可控恒流源电路的输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，所述可控恒流源电路的输出端与所述探头转换电路的输出端相连接。

优选的，所述可控恒流源电路包括A/D模块、数据处理模块、D/A模块和可控恒流源模块，所述A/D模块、所述数据处理模块、所述D/A模块和所述可控恒流源模块的输出端与输入端依次进行连接，所述A/D模块的输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，对经过处理后的所述磁场信号的电压进行实时采集；所述可控恒流源模块的输出端与所述探头转换电路的输出端进行连接，通过所述可控恒流源模块输出正负电流信号反馈给所述探头转换电路。

优选的，所述激励电路包括电源、隔直电容和变压器，所述电源通过所述隔直电容输入至所述变压器的原边，并在所述变压器的副边输出对称的正负激励电压信号。

优选的，所述选频放大器的输入和输出均连接电容进行隔离。

优选的，所述可控恒流源电路选用24位的D/A组成的恒流源。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种增量式高精度磁通门磁强计，在传统的磁通门磁强计的反馈环节基础上增加一个可控的恒定电流源，通过所述恒定电流源中的电流抵消大部分的被测磁场，从而使磁通门磁强计输出有限量程的电压测量更短的磁场测量范围，从而避免了点噪声的影响，提高了磁强计输出的信噪比，提高了磁通门磁强计的测量精度。

附图说明

图1是磁强计电路原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种增量式高精度磁通门磁强计，如图1所示，包括激励电路、探头转换电路、选频放大电路、相敏检波电路、积分滤波电路和可控恒流源电路；所述激励电路的输出端与所述探头转换电路的输入端进行连接，将所述激励电路中产生的交变磁场信号传输至所述探头转化电路，由所述探头转换电路将所述交变磁场信号转换为相对应的电流信号；所述探头转换电路的输出端与所述选频放大电路的输入端进行连接，探头转换电路中生产的电流信号传输至所述选频放大电路中，对所述电流信号进行放大；所述选频放大电路的输出端与所述相敏检波电路的输入端进行连接，通过所述相敏检波电路检测所述电流信号与激励电压之间相位关系，通过所述相位关系测出所述激励电路中产生的磁场的方向；所述相敏检波电路的输出端与所述积分滤波电路的输入端进行连接，将所述相敏检波电路的输出信号进行积分放大，得到可以反映所述激励电路中产生的磁场大小的电压信号；所述可控恒流源电路包括A/D模块、数据处理模块、D/A模块和可控恒流源模块，所述A/D模块的输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，对经过处理后的所述磁场信号的电压进行实时采集；所述数据处理模块的输入端与所述A/D模块的输出端进行连接，所述数据处理模块的输出端与所述D/A模块的输入端进行连接，所述数据处理模块将所述A/D模块采集的电压信号进行运算处理，并控制所述D/A模块输出对应的模拟信号；所述D/A模块的输出端与所述可控恒流源模块的输入端进行连接，所述D/A模块输出的模拟信号作为所述可控恒流源模块的输入信号，通过所述可控恒流源模块输出正负电流信号，作为一阶映射反馈给所述探头转换电路，从而抵消大部分磁场信号。

所述激励电路中包括+9.5V的电源、隔直电容和变压器，所述电源通过所述隔直电容输入至所述变压器的原边，并在所述变压器的副边输出对称的正负激励电压信号，在磁芯位置产生交变的磁场，实现磁芯的交替饱和。

所述探头转换电路包括单体探头，将所述激励电路中产生的磁场信号转换为电流信号。

所述选频放大器的输入和输出均采用电容进行隔离，且所述选频放大器对于所述探头转换电路输出的电流信号的放大倍数有一定要求，对于零漂无要求。

所述积分滤波电路对于所述相敏检波电路的输出信号的运放有一定的放大倍数的要求，运放的输入电流要尽可能小，偏置电流的变化也要尽可能小。

所述数据处理模块采用STM32模块对采集到的电压数据进行运算处理，设置电压的阈值，在输入的电压超过所述阈值时增加计数，低于所述阈值时减小阈值，并根据计数情况适时控制D/A模块中模拟信号的输出。

上述增量式高精度磁通门磁强计的工作原理为：测得磁场信号，将所述磁场信号经过放大、积分等步骤转化为电流信号，将电流信号添加至反馈线圈，在反馈线圈中增加一个稳定的较大的恒定电流，所述反馈线圈中的电流与被测磁场成正比，从而抵消大部分所述被测磁场产生的电流；从而使固定的输出电压的范围可以对应模拟量程的范围减小，提高了磁强计的信噪比，从而提高了磁通门磁强计的测量精度。

实施例

本实施例中在反馈线圈中增减的稳定可变的恒流源为24位的D/A组成的恒流源，其有效稳定位可达22位，对于量程为-100000nT—+100000nT磁强计来说D/A的稳定度可达1/40nT。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本实用新型公开了一种增量式高精度磁通门磁强计，在传统的磁通门磁强计的反馈环节基础上增加一个可控的恒定电流源，通过所述恒定电流源中的电流抵消大部分的被测磁场，从而使磁通门磁强计输出有限量程的电压测量更短的磁场测量范围，从而避免了点噪声的影响，提高了磁强计输出的信噪比，提高了磁通门磁强计的测量精度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种增量式高精度磁通门磁强计，其特征在于，包括激励电路、探头转换电路、选频放大电路、相敏检波电路、积分滤波电路和可控恒流源电路；所述激励电路的输出端与所述探头转换电路的输入端进行连接；所述探头转换电路的输出端与所述选频放大电路的输入端进行连接；所述选频放大电路的输出端与所述相敏检波电路的输入端进行连接；所述相敏检波电路的输出端与所述积分滤波电路的输入端进行连接；所述可控恒流源电路的输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，所述可控恒流源电路的输出端与所述探头转换电路的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的增量式高精度磁通门磁强计，其特征在于，所述可控恒流源电路包括A/D模块、数据处理模块、D/A模块和可控恒流源模块，所述A/D模块、所述数据处理模块、所述D/A模块和所述可控恒流源模块的输出端与输入端依次进行连接，所述A/D模块的输入端与所述积分滤波电路的输出端进行连接，对经过处理后的磁场信号的电压进行实时采集；所述可控恒流源模块的输出端与所述探头转换电路的输出端进行连接，通过所述可控恒流源模块输出正负电流信号反馈给所述探头转换电路。

3.根据权利要求1所述的增量式高精度磁通门磁强计，其特征在于，所述激励电路包括电源、隔直电容和变压器，所述电源通过所述隔直电容输入至所述变压器的原边，并在所述变压器的副边输出对称的正负激励电压信号。

4.根据权利要求1所述的增量式高精度磁通门磁强计，其特征在于，所述选频放大电路的输入和输出均连接电容进行隔离。

5.根据权利要求1所述的增量式高精度磁通门磁强计，其特征在于，所述可控恒流源电路选用24位的D/A组成的恒流源。

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