[发明专利]基于电场调控磁性的磁场传感器噪声斩波抑制测量方法

说明书

本发明公开了一种基于电场调控磁性的磁场传感器噪声斩波抑制测量方法，包括如下步骤：S1.向磁场传感器的输入端施加交变电压；S2.获取所述磁场传感器输出端所输出信号中基波信号的幅值和相位；S3.通过所述幅值和相位计算被测磁场大小。本发明通过向磁场传感器的输入端施加交变电压，使得磁场传感器的输出信号的同样产生周期性变化，从而把处于直流或低频区域的被测磁场调制到较高频率区域进行测量，实现对传感器低频1/f噪声的有效抑制，具有提高磁场传感器低频测量精度的优点。

技术领域

本发明涉及磁场传感器领域，尤其涉及一种基于电场调控磁性的磁场传感器噪声斩波抑制测量方法。

背景技术

磁场传感器已经广泛应用到磁场测量以及速度、位移、电流等参数的测量中，近年来还作为生物传感器用于标记分子的探测。而且在军事上的应用也十分广泛，日益受到各个国家的重视，如磁引信、战场环境监测以及航空反潜等。磁电阻传感器相对于其他磁场传感器具有饱和磁场低、灵敏度高、功耗低、体积小、温度特性稳定、工作频带宽等优点，成为了磁场传感器家族中的后起之秀。其中GMR(巨磁电阻)、TMR(隧道结磁电阻)传感器已广泛应用到硬盘读出磁头、MRAM(磁随机存取存储器)中，在高密度信息产业领域占据着重要地位。

虽然磁电阻传感器的输出灵敏度高，但是其输出噪声尤其是低频下的1/f噪声也很高，严重限制了其直流和低频探测能力。目前对于1/f噪声的抑制主要有磁通调制和斩波技术两种方法。磁通调制是用某种手段(一般采用振动的微机械系统磁通体)将低频磁场调制到较高频率区域进行测量，从而达到降低1/f噪声的目的。斩波技术主要分为正交斩波、平行斩波和磁通聚集器斩波三种。正交斩波通过在与待测磁场正交的偏置线圈中施加交变电流，使得磁传感器的磁场响应曲线发生变化从而在直流磁场下产生交流响应；平行斩波是在平行线圈中施加交变电流，产生交变磁场叠加在原有直流磁场上来调制磁场；磁通聚集器斩波则是通过在聚集器外围的线圈中施加交变电流，使磁通聚集器反复饱和来改变其磁导率从而达到调制磁场的目的。

然而，磁通调制方法的微机械结构制备困难大，而且机械振动的稳定性和振动频率仍有待提高，调制效率也很难得到保证。而斩波技术需要在传感器中集成线圈，制备工艺比较复杂，还会造成传感器体积较大，而通过交变电流来产生额外磁场又会带来传感器功耗高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种具有把处于直流或低频区域的被测磁场调制到较高频率区域进行测量，实现对传感器低频1/f噪声的有效抑制，提高磁场传感器低频测量精度的基于电场调控磁性的磁场传感器噪声斩波抑制测量方法。

一种基于电场调控磁性的磁场传感器噪声斩波抑制测量方法，包括如下步骤：

S1.向磁场传感器的输入端施加交变电压；

S2.获取所述磁场传感器输出端所输出信号中基波信号的幅值和相位；

S3.通过所述幅值和相位计算被测磁场大小。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中所述交变电压满足式(1)所示：

V＝V_E sin(2πf_Et) (1)

式(1)中，V为施加至所述磁场传感器的输入端的电压，V_E为基准电压的幅值，f_E为所施加交变电压的频率，t为时间参数。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1中，还包括向磁场传感器的偏置电压输入端施加偏置电压，调节磁场传感器的自由层磁矩。作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中所述交变电压的频率大于所述磁场传感器输出端所输出信号中1/f噪声的拐点频率。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中所述基波信号通过锁相技术从所述磁场传感器的输出信号中提取。