[实用新型]低噪声感应式磁传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于地磁变化磁场观测的装置，尤其涉及一种用于空间等离子体和地磁脉动观测的低噪声感应式磁传感器。

背景技术

感应式磁传感器因其噪声低、结构简单、稳定性高等优点，广泛应用于地磁变化磁场的观测中，特别适用于变化磁场中的地磁脉动和ULF(Ultra Low Frequency，超低频)信号观测。

目前，国内的此类传感器均采用电补偿方式，即根据感应线圈的幅频特性设计后级补偿电路，使后级补偿电路的幅频特性与感应线圈的幅频特性相反，从而保证传感器在一定的频率范围内获得较平坦的频率特性。其结构虽然能够满足一定的探测需要，但探测频带较窄，适用范围受到一定限制，同时，其采用板条叠装成长方体的铁芯作为磁芯材料，导磁系数较低，使得制成的传感器体积和重量较大，信噪比较低，分辨率较差，给后期使用带来不便。

如何对现有磁传感器的结构进行改进，以扩展探测频带宽度、提高使用效果，就成为本实用新型要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术和传感器结构的不足，本实用新型旨在利用磁通负反馈的方式，使磁传感器在低频段获得平坦的灵敏度曲线，较大地拓宽仪器的观测频带，从而保证探测效果，实现准确探测。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

低噪声感应式磁传感器，包括壳体和位于壳体内的磁感应探头，磁感应探头中磁芯固定在磁芯骨架上，感应线圈缠绕在磁芯上，还包括与磁感应探头形成闭合的磁通负反馈回路的信号处理单元，以及缠绕在感应线圈外侧、与信号处理单元连通的反馈线圈，信号处理单元固定在磁感应探头一端，并且被密封在壳体内，磁感应探头通过引出排线与信号处理单元连通。

所述信号处理单元包括模拟信号处理电路板和用于固定电路板的电路板支架，电路板支架固定在磁芯的外端上；模拟信号处理电路板包括顺序电连接的一级RC低通滤波器、低噪声前置运算放大器和调制解调放大器，以及连接在调制解调放大器输出端与反馈线圈之间的深度负反馈网络；一级RC低通滤波器的输入端连接在感应线圈的引出排线上。

所述信号处理单元还包括激励信号发生电路和相移电路，激励信号发生电路和相移电路顺序连接在感应线圈与调制解调放大器输入端之间的连接支路上。

所述信号处理单元还包括低通滤波器和低噪声后置运算放大器，低通滤波器和低噪声后置运算放大器顺序连接在调制解调放大器的输出端上。

所述磁芯为棒型。

所述感应线圈和反馈线圈为分段绕制。

在具体应用领域中，如在地震开始前，岩石发生裂缝引起的张力，会引起各种频率的电磁波产生，其中低频电磁波能穿透大气层进入太空。这种现象在地震发生前几个小时，低频信号会增强，在地震后，讯号则会减弱。研制低噪声感应式磁传感器，使其仪器频带范围达到0.03～10Hz，通过观测不同纬度地区的地磁扰动现象和低频电磁信号异常，就可为地震短临预测提供有力的证据。

本实用新型所述的低噪声感应式磁传感器的有益效果为：采用磁反馈方法，将感应信号放大后转换成电流量，利用绕在感应线圈外侧的反馈线圈产生磁场对被测磁场形成磁通负反馈，使磁传感器形成闭合的磁通负反馈回路，从而获得了磁传感器在低频段平坦的灵敏度曲线，较大地拓宽了仪器的观测频带，扩展了适用范围；同时，采用经高温绝缘处理的棒型坡莫合金高导磁率软磁材料做磁芯，不仅提高了导磁系数，缩小了磁传感器的体积，减轻了重量，还使后期使用更方便、灵活。处理后的探测信号，信噪比高、噪声低、频带宽，可实现对地磁变化磁场信息的有效捕捉和监测，特别是对地震短临预测具有非常高的现实意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述信号处理单元的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示，本实用新型所述的低噪声感应式磁传感器，包括壳体1、磁感应探头和与磁感应探头形成闭合的磁通负反馈回路的信号处理单元。磁感应探头和信号处理单元分别封装在壳体1内。

其中，磁感应探头中包括磁芯7、磁芯骨架2、感应线圈4和起到磁通负反馈的反馈线圈3。磁芯7固定在磁芯骨架2上，感应线圈4缠绕在磁芯7上，反馈线圈3缠绕在感应线圈4外侧。磁感应探头整体位于壳体1内，以方便在户外安全、可靠地使用。磁感应探头通过引出排线与信号处理单元连通。