[发明专利]一种球面型三轴磁通门传感器

说明书

本发明公开了一种球面型三轴磁通门传感器，包括球面型三轴磁通门探头、激磁电路和信号处理电路，球面型三轴磁通门探头包括激磁绕线、三轴检测绕线和三轴反馈绕线，激磁电路用于给激磁绕线提供电压激励；三轴信号处理电路用于接收三轴检测绕线感应脉冲信号并给反馈绕线提供反馈电流及输出模拟电压信号；激磁电路包括线性稳压源、振荡器、分频器、单稳态触发器、P‑NMOS管H桥和高速电子隔离器，信号处理电路包括仪表放大器、相敏解调器、积分器和伺服跨导放大器，本发明可调节脉冲宽度来调节无磁球芯处于磁导通状态和磁饱和状态所占时间长短，还实现了反馈电流和最终输出电流相互独立，降低共用导致的测量误差。

技术领域

本发明涉及磁场探测技术领域，特别涉及一种球面型三轴磁通门传感器。

背景技术

磁测技术的原理是通过周期性的交变磁场使得磁芯周期性地处于磁饱和状态，利用磁芯对激励磁场的调制作用将环境磁场转化为电信号输出。通过对感应电动势的分析确定环境磁场的大小。

激磁电路：用于激励磁芯；传统的激励方法是通过调节提供给激磁绕线的激励信号的频率使得球面型三轴磁通门探头周期性地处在磁导通状态和磁饱和状态，该方法不能细调磁导通状态和磁饱和状态所占时间长短，电路的Q值得不到提高，无法使磁测量设备获得最大灵敏度(只有当磁导通状态和磁饱和状态各占1/2周期时，磁测量设备才能获得最大灵敏度)，降低了整个磁测量设备的测量精度。

信号处理电路：用于将环境磁场转化为电信号输出；传统的三轴信号处理电路是通过将积分器的输出端的电压信号通过电阻反馈到球面型三轴磁通门探头的反馈绕线，积分器的输出端对模拟地有一个采样电阻实现输出，即积分器的输出端既作反馈又作测量，降低了整个磁测量设备的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路Q值高、测量精度高的球面型三轴磁通门传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种球面型三轴磁通门传感器，包括球面型三轴磁通门探头、激磁电路和信号处理电路，球面型三轴磁通门探头包括激磁绕线、检测绕线和反馈绕线；激磁绕线与激磁电路连接，检测绕线、信号处理电路和反馈绕线依次连接；激磁电路包括振荡器、分频器和高速电子隔离器，振荡器分别与分频器和高速电子隔离器相连接；信号处理电路包括依次连接的仪表放大器、相敏解调器和积分器；

所述激磁电路还包括依次连接在分频器后的单稳态触发器和P-NMOS管H桥，单稳态触发器用于将方波信号进行脉冲宽度调节，即调节无磁球芯的磁导通状态和磁饱和状态所占时间长短；P-NMOS管H桥提高电流驱动能力；

所述信号处理电路还包括连接在积分器后的伺服放大器，伺服跨导放大器用于将模拟电压信号转换成两路大小相同的电流输出，即为反馈电流和最终输出电流，反馈电流输入至反馈绕线，最终输出电流输入接地电阻后输出模拟电压信号。

进一步的，所述球面型三轴磁通门探头包括无磁球芯、激磁绕线、检测绕线骨架、检测绕线、反馈绕线骨架和反馈绕线，所述无磁球芯是由三个可导磁的正方体环沿X轴、Y轴、Z轴方向相互正交形成，无磁球芯上绕置有多匝激磁绕线；所述检测绕线骨架上加工有沿X轴、Y轴、Z轴方向且相互正交的凹槽，检测绕线绕置在凹槽内，无磁球芯安装在检测绕线骨架的内腔中；所述反馈绕线骨架呈球形，其上刻有多条等宽、等高且不等深的绕线槽，反馈绕线绕置在三轴绕线槽内；反馈绕线骨架内部开有沿X轴、Y轴、Z轴方向的通孔，通孔的两端安装有可拆卸球盖，检测绕线骨架安装在反馈绕线骨架内且位于中心处；所述无磁球芯、检测绕线骨架和反馈绕线骨架的X轴、Y轴、Z轴同轴。

进一步的，所述三轴绕线槽均沿各自的赤道面对称设置。

进一步的，所述可拆卸球盖的外端面为平面。

进一步的，所述反馈绕线为单匝线圈。