基于磁通门效应的非晶丝弱磁传感器.pdf

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1、2014年仪表技术与2014第2期InstrumentTechniqueNo．2基于磁通门效应的非晶丝弱磁传感器李文涛，王世伟，孙广杰，孙晓华，赵军(1．内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010；2．包头稀土研究院，内蒙古包头014030)摘要：研制钴基非晶态合金丝制成的环形磁芯三绕组磁场传感器，缩小现有磁场传感器尺寸，提高传感器探头测量灵敏度和输出信噪比。采用旋转水纺法制备淬态非晶丝，经过电流退火工艺处理后作为传感器磁芯材料，利用环形三对称磁通门磁芯结构，有效地减小磁芯材料不均匀造成的测量误差，提高探头的信噪比。通过单片机、信号发生电

2、路、相敏滤波电路等环节的集成构成传感器测试系统，提高传感器的测量精度和稳定度。试验结果表明传感器探头灵敏度达到了设计要求。关键词：磁通门；非晶丝；环形磁芯；相敏检波；弱磁传感器中图分类号：TM936．2文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)02—0001—03ResearchofWeakMagneticSensorMadebyAmorphousWireBasedonFluxgateEfectLIWen—tao，WANGShi—wei’，SUNGuang-jie，SUNXiao—hua，ZHAOJun(1．Schoolof)nfor

3、mafionEngineering，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China；2．BaotouResearchInstituteofRareEarths，Baotou014030，China)Abstract：ThetertiarywindingtoroidalcoremagneticsensormadebyCo—basedamorphouswirewasstudied．Theresearchaimedatnarrowingtheexistingmagneti

4、csensorsizeandimprovingthesensitivityofthesensorprobeanditssignal--to·noiseoutputratiobymakingamorphouswiresthroughwaterrotatingspinning，preparingsensorcorematerialthroughcurrentannealingprocessandusingthethreesymmetricalringedfluxgatecorestructure．Throughthewayabove，themeasu

5、rementerrorswasreducedmarkedlycausedbyunevencorematerial，moreover，thesignal—to—noiseoutputratiowasimproved．Themeasurementaccuracyandstabilityofthesensorwasimproveddramaticallythroughtheintegratedconstitutionsensortestsystembasedonthesinglechipmi-crocomputer，signalgeneratorand

6、phase—sensitivefilteringcircuit，etc．Theexperimentalresultsshowthatthesensitivityofthesen·sorprobecanreachthedesignrequirements．Keywords：fluxgatesensor；amorphouswire；ringcore；phasesensitivedetector；weakmagneticsensor0引言磁通门传感器一般由探头和接口电路组成。探头一般包磁通门传感器是指利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁括磁芯、励磁线圈和感

7、应线圈。磁芯由高导磁材料制成，按照场的饱和激励下，其磁感应强度与被测磁场强度的非线性关系其形状划分，主要有单芯、双芯和环芯3种。其工作原理是当来测量弱磁场的一种磁场传感器。与其他类型磁传感器相比，励磁线圈中通以一交流电流时，在它产生的交变磁场和待测磁具有分辨率高(可达10T)，测量弱磁场范围宽(0～10T)，场的共同作用下，使磁芯达到饱和，并在探测线圈中产生感应能够直接测量磁场的分量和适于在高速运动系统中使用等特电压，通过测量和分析感应电压的变化而达到测量待测磁场的点。在诸多类型的磁场测量传感器中，磁通门是综合性能最好目的。的一种。一。以双铁芯磁

8、通门探头为例，假设两根铁芯及线圈的形状尺1磁通门传感器的基本工作原理寸和电磁参数完全对称，不考虑铁芯的退磁、聚磁、磁滞、涡流、磁通门传感