[发明专利]一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计

权利要求书

1.一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

该低噪声感应式磁强计包括探头、主机和屏蔽电缆，探头通过屏蔽电缆与主机进行连接；

所述的探头包括磁芯、线圈骨架、感应绕组、反馈补偿绕组、电磁屏蔽薄膜、前置放大器、无磁壳体和无磁连接器；

所述的线圈骨架套在磁芯外面；

所述的感应绕组绕制在线圈骨架外表面，感应绕组上包覆一层电屏蔽薄膜，该电屏蔽薄膜上再绕制反馈补偿绕组，反馈补偿绕组上再包覆一层电屏蔽薄膜，感应绕组的一端连接信号地，感应绕组的另外一端连接前置放大电路输入端，反馈补偿绕组的一端连接信号地，反馈补偿绕组的另外一端连接前置放大电路输出端，前置放大器输出端连接无磁连接器，所述的磁芯、线圈骨架、感应绕组、反馈补偿绕组和前置放大器均安装在无磁壳体内，无磁连接器安装在无磁壳体外；

所述主机包括双相锁定放大器模块、参考信号模块、算法实现模块和数据处理与控制模块；

所述的双相锁定放大器模块包括50Hz陷波器、放大器、抗混叠滤波器、24位模数转换电路，探头的无磁连接器输出的信号与50Hz陷波器的输入端连接，经过50Hz陷波器的陷波后输出给放大器进行放大输出给抗混叠滤波器进行滤波后输出给24位模数转换电路进行模数转换后输出S_I(t)给算法实现模块；

所述的参考信号模块采用内部参考源产生的两路正交的参考信号S_R0(t)和S_R1(t)给算法实现模块；

所述的算法实现模块用于接收参考信号模块输出的两路正交的参考信号S_R0(t)和S_R1(t)，还用于接收24位模数转换电路进行模数转换后输出的S_I(t)并根据接收到的S_R0(t)、S_R1(t)和S_I(t)计算出待测信号的实部X和虚部Y，然后再计算出幅值R和相位θ，θ＝tan(Y/X)，并将幅值R和相位θ输出给数据处理与控制模块；

所述的数据处理与控制模块用于接收算法实现模块输出的幅值R和相位θ，通过标定的探头灵敏度和零偏对接收到的幅值R和相位θ进行标定得到磁感应强度的幅值和相位。

2.根据权利要求1所述的一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

所述的磁芯为哑铃状结构，哑铃状结构包括中间腰部和两头部分，中间腰部为软磁合金丝构成的截面形状为圆形的软磁合金束，两头部分为软磁合金材质的圆台状磁通聚集器；

所述的软磁合金束穿过线圈骨架内部，软磁合金束的两端固定连接在线圈骨架内表面，磁芯两头部分的磁通聚集器位于线圈骨架外部。

3.根据权利要求2所述的一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

所述的软磁合金选择具有低巴克豪森噪声、高初始化磁导率、低矫顽力、高电阻率、高居里温度(大于150℃)的NiFe合金或非晶合金软磁材料；

所述的线圈骨架选择具有高稳定性、线膨胀系数低的的无磁非金属材料，包括但不限于聚砜、陶瓷、环氧；

所述的感应绕组和反馈补偿绕组均采用无氧铜漆包线。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

所述的软磁合金束的直径与线圈骨架内径一致。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

所述的前置放大器采用基于V/I变换的磁通负反馈补偿电路，V/I变换电路中使用低温漂电阻；

所述的前置放大器采用调制解调电路，当检测低频信号时，将处于1/f频段的低频磁信号调制到具有较低噪声的高频段再进行解调，用于降低1/f噪声，只有当测量低频磁场时开启该调制解调电路。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种用于微弱交变磁场量值传递的低噪声感应式磁强计，其特征在于：

所述的感应绕组为几千至几万匝，分段绕制在线圈骨架外表面；

所述的反馈补偿绕组匝数5～10匝。