[实用新型]有源磁场传感器

说明书

本实用新型涉及测量器件，具体的说是一种对电磁辐射量进行测量的有源磁场传感器。

众所周知，电子产品的电磁辐射是产生环境污染和危害人体健康的重要因素，而且电子系统的传输线在传送数据时由于辐射所造成的泄漏，也会影响到产品的性能和系统的可靠性。传统的静态磁场测量是利用霍耳元件作为磁场传感器，利用霍耳效应把磁场强度转换成电压信号，其缺陷是它不能对瞬态变化磁场进行测量。传统对传输线的动态测量是应用互感原理采用电流钳对导线中的交变电流进行测量，这种测量工具由于采用活动式开口结构，磁芯由非对称的两部分组成，一头需要铆接，另一头开口，嵌入被测对象。因而存在有三方面的不足，一是用途单一，瞬态响应能力差，二是缝隙磁阻变化大，增益受到限制，三是不能对微弱电流和微弱辐射场进行测量。

本实用新型的目的是对传统电流钳结构进行改进，提供一种有源磁场传感器。

实现本实用新型目的技术方案是采用探测体作为探头，与宽频带低噪声放大器组成有源磁场传感器。该探测体是基于电流互感器和磁偶极天线的原理，其结构是磁芯采用整体结构，磁芯内套接设有开口结构的金属环，被测载流导线从金属环中穿出，利用金属的固有弹性，使金属环自然形成闭合回路。磁芯1上连接的信号引出线设有三个接点，分别与三个不同波段的放大电路输入接头相连接。当对传输线进行测量时，应用互感原理，使经过开口的金属小环将载流导线置于金属环内和磁环线圈两级耦合。在测量辐射场时，可选用不同尺寸的金属环作为接收天线。该放大器主要由三个不同带宽低噪声的放大电路和阻抗变换网络组成。各电路增益变化在3dB范围内，各频率点实现平滑连接，在整个设计带宽范围内增益相同，使放大器形成一个有机的整体。每个频段采用的电路结构形式相同，都是通过平衡电路对探测体采集的信号分别放大和预处理，放大输出的信号再通过差动式输入形成一个对地的单端输出信号，差动输出信号通过第二级放大电路与阻抗变换电路相连接，以提高放大器的增益与带宽，并保证与示波器和频谱仪等设备的输入阻抗匹配。

上述探测体的金属环采用裸铜线或镀银铜线加工而成。对于用作传导测量的金属环采用开口搭接，并对开口处进行合金化处理和淬火处理。使其有足够的弹性以保证嵌入被测的绝缘导线后，两个接头能密切接触，使接触电阻足够小。用于辐射测量的金属环焊接成整体。

本实用新型由于探测体的磁芯采用整体结构，磁芯内套接开口结构的金属环，因而结构简单，易加工，且兼有电流钳和磁偶极天线两种功能；同时由于放大电路采用三个不同波段的三组相同电路形式，所以频带范围宽，在整个频带范围内，增益高，实测表明，本实用新型的工作频率范围为1K-100M，增益为65dB，灵敏度为2.5×10^-4A/m，输出阻抗为50Ω。

以下结合附图详细说明本实用新型的结构。

图1是本实用新型的方框图

图2是本实用新型的探测体结构图

图3是本实用新型的第一波段放大电路原理图

图1所示的传感器结构主要由探测体和放大电路组成。其中探测体的信号引出线设有三个接点，分别与1K-2MHZ，1.8M-12MHZ，10M-100MHZ三个不同波段的放大电路相连接。

图2中，1是整体结构形磁芯及线圈，磁芯内套接金属环2，金属环2上设有开口处3，被测载流导线4从金属环2中穿出，磁芯1的外侧设有信号引出线5。