[实用新型]一种小型化单轴磁通门探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于弱磁场方向检测的、长径比较大的小型化单轴磁通门探头，属于地磁矢量场测量设备领域。

背景技术

当前磁传感器根据不同的磁转换效应对磁场进行转换，达到对磁场测量的目的。磁通门测磁技术是使用周期性交变磁场对软磁磁芯进行周期性过饱和激励，利用软磁磁芯对激励磁场的调制作用将外界磁场转化成电信号输出的一种技术。通过对输出电动势信号时频特性的分析，可以确定外界磁场的大小，达到对弱磁信号进行测量的目的。

目前，针对应用于地球磁场矢量场观测的各种传感器中，因磁通门传感器体积小、重量轻、噪声较低，并具有较低制作成本和较大测量范围的特点，在空间磁场测量、地质勘探、舰船导航系统等磁场测量场所应用较多。但因磁通门传感器的输出感应电动势中含有很大而又无用的变压器效应形成的基波成分，为了抑制该基波信号，目前大多数方法是设计差分输出传感器，即激励线圈反向串联，感应线圈同向串联，促使变压器效应感应电势相互抵消，而环境磁场的感应信号相互叠加，即所谓的双磁芯磁通门传感器。这种双磁芯磁通门传感器的结构参数完全对称时才可使基波分量彻底抵消，所以，根据磁芯结构形式又分为双棒形磁芯传感器、环形磁芯传感器和管形磁芯传感器等。

发明内容

为了获得较好的方向性和综合降噪性能，以双棒型传感器唯一基础，本实用新型旨在提供一种长径比较大的、带有跑道形磁芯结构的小型化单轴磁通门探头，以满足使用中对磁探头轴向方向性强、噪声低、体积小等要求的需要。

下面结合附图1对跑道形磁芯的结构原理进行说明：

根据法拉第电磁感应原理，若激励磁场随时间变化时，线圈两端将产生感应电压为：

VS=-nsdBdt=-nsddt(μ(t)·Hi)---(1)]]>

其中，n为感应线圈匝数，s为磁芯截面面积，μ(t)为磁芯在交变电流激励下的随时间变化的函数，H_i为磁芯内部磁感应强度。

设在正弦交变电流作用下的激励磁场为H(t)＝H_msinωt，磁芯的磁化特性曲线用三折线近似表示，即忽略磁滞效应，并假定磁芯在未饱和前导磁系数是常数，而饱和时的导磁系数为1，若此时的外部被测磁场为H₀，磁通门传感器二次谐波输出电压为：