[发明专利]一种磁通门传感器信号处理电路

说明书

技术领域

本发明涉及磁通门电子电路技术领域，更具体地讲，涉及一种磁通门传感器信号处理电路，对磁通门原始信号采集，通过数学计算求得磁通门信号的二次谐波，以达到测量外围磁场的目的。

背景技术

20世纪30年代初，出现了磁通门技术，它可以测定恒定和低频弱磁场，其基本原理是利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料磁芯制成感应线圈被激励后，出现随环境磁场而变的偶次谐波分量的电势特性，通过高性能的磁通门调理电路测量偶次谐波分量，从而测得环境磁场的大小。磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。与其他类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量等特点。目前，磁通门传感器凭借其高精度、耐高温、分轴测量等特性，在军事、能源、矿产、航天等领域有了广泛的应用。

常规的磁通门信号处理电路是通过模拟电路来对信号进行分析处理，这就导致处理电路板制作非常复杂，产品体积大功耗大，而且成本居高不下；测量精度低，且不易实现系统的升级和调试。

发明内容

为了提高磁通门传感器的测量精度，提高产品性能，使其更便于调整和实现系统的升级，本发明提供了一种磁通门传感器信号处理电路。

所述技术方案如下：

一种磁通门传感器信号处理电路，包括磁通门信号处理单元及信号反馈单元，磁通门探头所采集的环境电压信号经隔直电路、可编程增益放大器与所述信号处理单元连接，

所述磁通门信号处理单元包括：

模数转换器，接收经所述可编程增益放大器的电压模拟信号，并将其转换为电压数字信号；

数字选频器，接收经转换后的电压数字信号并对其滤波，获取高信噪比的电压数字信号；

相敏检波器，接收所述数字选频器的电压数字信号，并对其进行整流；

磁场标定模块，接收所述相敏检波器整流后的电压数字信号，并对其进行磁场标定，输出所标定的磁场大小；

所述信号反馈单元接收经所述相敏检波器整流后的电压数字信号，并将其反馈至所述隔直电路的前端。

所述磁通门信号处理单元为DSP数字信号处理器。

进一步地，所述信号反馈单元包括数模转换器和可编程增益放大器；

所述数模转换器接收整流后的电压数字信号，并将其转换为电压模拟信号；

所述可编程增益放大器接收经数模转换器转换后的电压模拟信号，并将其输出至隔直电路的前端。

再进一步地，所述信号反馈单元还包括插值计算模块，其接收经所述相敏检波器整流后的电压数字信号，并对其进行插值处理，所述整流后离散的电压数字信号经所述插值计算模块形成近似连续的波形信号。

所述的隔直电路为隔直电容。

所述的模数转换器型号为AD7400A。

对所述相敏检波器整流后的电压数字信号进行磁场标定是通过提取整流后的电压数字信号的幅值，并根据电压与磁场强度之间的线性关系获取与其幅值相对应的磁场大小。

本发明所提供的技术方案与传统的磁通门传感器信号处理电路相比具有以下有益效果：

（1）采用数字信号处理器对磁通门传感器所采集的模拟信号进行数字处理，使整个处理系统集成度高，所有信号的处理均在通过软件来完成，使外围元件少，抗干扰能力强，能工作在复杂电磁环境下。

（2）本发明采用数字化处理方式，主要采用集成芯片，其体积小，功耗低；

（3）通过对DSP的程序修改可实现功能的调整，使调试与系统升级变得极为方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为磁通门传感器示意图；

图2为磁通门传感器电路原理图；

图3为本发明所提供的电路原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

磁通门传感器是利用高导磁铁芯在饱和交变励磁下选通调制直流磁场分量，并将直流磁场变为交流电压输出，进而达到测量外界磁场的目的。其基本结构如图1所示。

在一根铁心上缠绕激磁线圈和感应线圈，根据法拉第电磁感应定律，感应线圈上应产生的感应电势为：