新型环形同点单铁芯双分量磁通门传感器

双分量磁通门传感器在金属磁记忆检测中得到广泛使用,且使用的双分量磁通门传感器为双铁芯式跑道型设计的磁通门传感器。由于传感器中的双铁芯磁参数不一致、铁芯不闭合的原因,产生变压器效应,形成了测量噪声。双分量磁通门通常由两个磁通门传感器平行放置而成。因此,由于传感器铁芯参数,线圈参数不可能完全一致所造成的传感器之间的一致性差,而且双分量或多分量磁通门传感器存在着几何中心不重合的问题。本文研究设计了新型双分量磁通门传感器,采用环形铁芯设计,直接应用单铁芯调理双方向的磁通门信号,改善了双分量传感器的一致性差、几何中心不同点的问题,有效的抑制了变压器噪声,提高了磁通门传感器的测量中的测量准确度,减少了测量误差。     

电工钢片磁化曲线无损检测传感器研究

针对一种电工钢片磁化曲线无损检测传感器进行研究,该传感器利用磁通测量线圈和磁位计分别检测电工钢片特定区域的磁通和磁势,实现钢片磁化曲线的无损检测.为了实现传感器的优化设计,利用ANSYS软件对传感器进行二维和三维仿真实验.同时,通过仿真实验获得不同励磁载荷情况下磁通测 量线圈和磁位计的仿真测量值;对检测到的信号进行曲线拟合,求得被测电工钢片的基本磁化曲线.仿真实验验证了该传感器检测方案的正确性和优化设计的可行性,并为实际应用提供了根据.     

基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器

为改善磁流体动力学角速度传感器输出信噪比,提高传感器的测量分辨力,提出了一种基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器,采用交变磁场作为载波信号对输入传感器的角速度信号进行调幅,设计了磁路、μＶ级微弱信号预处理电路和数字相敏检波系统。仿真与实验结果表明设计的磁路能够产生幅值恒定的交变磁场,磁感应强度有效值和均匀性满足传感原理需求,电路仿真结果表明预处理电路可有效规避低频噪声干扰,数字解调系统提取信号后,信号频率误差小于0.6％,幅值误差小于0.15％。     

压磁应力传感器差动信号检测电路设计

由于压磁应力传感器结构对称性存在着差异,致使传感器输出信号的零点值调节困难,而传统的电路输出交流信号,不便于信号处理。采取对两组检测信号先整流滤波,再进行分压式比较,使得输出信号直接为直流信号。利用所设计的电路进行了实验,通过调节电位器即可实现传感器零点值的准确调节。通过实验验证了电路的性能,也验证了磁测应力传感器的性能。     

磁致伸缩位移传感器双磁环间测量盲区的影响分析

为减小双磁环磁致伸缩位移传感器磁环间的测量盲区,对传感器在测量盲区内的输出信号进行了分析。从双磁环偏置磁场与磁环间距的关系进行研究,建立了双磁环磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算了不同偏置磁场强度的双磁环在不同间距与放置方向时传感器的输出电压,并通过实验进行了验证。结果表明,磁环规格相同时,测量盲区的大小与磁环放置方向无关,磁环偏置磁场强度越小,磁环间的测量盲区越小,磁场叠加影响的电压幅值变化量也越小。且在传感器的测量盲区内,电压输出信号将会受到偏置磁场与电压输出波形叠加的影响,这两种因素都会导致传感器检测失效。该研究结果为多磁环位移传感器磁环的选型及减小传感器磁环间的测量盲区提供理论基础。     

基于DSP的单相逆变器抗直流偏磁技术研究

分析了导致SPWM逆变器输出变压器偏磁的几种主要因素:控制系统引起的偏磁,驱动电路元件参数的分散性引起的偏磁和主电路引起的偏磁以及偏磁对逆变器的影响,其中控制系统所引起的偏磁是主要因素。在此基础上提出基于DSP的单相逆变器直流偏磁抑制技术,通过检测变压器原边的直流电流并进行闭环数字PI控制,可使原边的直流电流值稳态下近似为0。仿真和实验结果表明,所提出的方案可以有效地抑制逆变器变压器的直流偏磁。     

基于磁致伸缩位移传感器原理测量波导丝泊松比与线膨胀系数

为减小双磁环磁致伸缩位移传感器磁环间的测量盲区,对传感器在测量盲区内的输出信号进行了分析,从双磁环偏置磁场与磁环间距的关系进行研究,建立了双磁环磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算了不同偏置磁场强度的双磁环在不同间距与放置方向时传感器的输出电压,并通过实验进行了验证。结果表明,磁环规格相同时,测量盲区的大小与磁环放置方向无关,磁环偏置磁场强度越小,磁环间的测量盲区越小,磁场叠加影响的电压幅值变化量也越小。且在传感器的测量盲区内,电压输出信号将会受到偏置磁场与电压输出波形叠加的影响。这两种因素都会导致传感器检测失效。该研究结果为多磁环位移传感器磁环的选型及减小传感器磁环间的测量盲区提供理论基础。     

一种三端式磁通门传感器激磁电路设计

磁通门传感器是目前微弱磁场检测中较为理想的测试元件,具有高灵敏度、高精度和良好的稳定性等优点;在分析了三端式磁通门传感器的数学模型的基础上,介绍了其工作原理,即需要激励源、传感器和检测电路共同作用才可以构成完整的测量系统;同时,设计了一种三端式磁通门传感器的激磁电路,其激励电压幅值为5V,频率为5kHz;结果表明,该信号频率和幅值比较稳定,可以作为磁通门传感器的激磁信号。     

基于ARM的低成本高分辨率磁通门磁强计

基于双铁心磁通门负反馈工作原理,设计了一种数字磁通门磁强计。利用可编程运算放大器实时调节磁通门输出信号的幅值,再经高速12 bit A/D转换成数字信号,用ARM微控制器完成相敏整流和积分运算,用高精度16 bit D/A输出反馈信号,构成闭环系统。实验测试表明,该磁强计的量程为±62 000 nT,分辨率为1.9 nT,线性度达到了2.4×10-4。采用可编程运放结合12 bit A/D实现16 bit分辨率的设计方案,降低了磁强计成本,具有工程应用前景。     

基于单片机的数字磁通门传感器

主要研究了一种数字磁通门传感器.这种传感器采用单片机的A/D对磁通门输出信号进行采样.采样后的数据通过串口送给计算机进行运算,并得到最终的输出量.该传感器对地球磁场进行了测量.结果显示:它的误差较小,改善了传统磁通门传感器的温度性能,提高了输出信号的稳定性.     

磁通门测量地磁信号的数字化分析

针对现有的磁通门信号处理电路仍以模拟元件为主,电路较为复杂的缺点,提出了一种以数字信号处理器(DSP)为主的信号处理系统,优化磁通门传感器的结构,提高了磁通门传感器的抗干扰能力.根据双磁芯磁通门的基本原理,建立了磁通门数学模型并采用Simulink信号处理模块模拟DSP对磁通门输出信号进行处理;针对双磁芯磁通门上、下磁芯不一致产生的磁通门信号噪声,采用带通滤波方法进行了滤波,仿真结果与理想状态下双铁芯磁通门的输出一致,系统分辨力达到3 nT.通过实验数据与仿真数据的对比,验证了DSP信号处理系统的可行性.     

Low power integrated fluxgate sensor with a spiral magnetic core

Facing the new integrated applications, coordination between three parameters of the micro fluxgate sensor, namely, sensitivity, power consumption and operation range, is the key to make the applications come true. This paper reports a new low power micro integrated fluxgate sensor with low cost solution. A spiral electroplating permalloy magnetic core is introduced to reduce excitation current. Due to the design of little coils resistance and thick magnetic core, the fluxgate sensor exhibits a power consumption of 7.35 mW, a sensitivity of 117 V/T and a linear range of −200 to 200 μT. Compared with the constant-width magnetic core and the multi rectangular ring magnetic cores, experiment results show that the spiral magnetic core benefits both smaller excitation current and higher sensitivity. The newly developed fluxgate sensor maintains high sensitivity and wide linear range with low power consumption.     

MEMS micro fluxgate sensors with mutual vertical excitation coils and detection coils

As a classic Earth magnetic field sensor, fluxgate magnetic sensors have great potential applications in many fields. This paper presents a new 3D micro-solenoid fluxgate magnetic sensor based on the MEMS technique. The excitation coils were placed vertically to the detection coils on the chip plane, around a rectangular shaped magnetic core. Polyimide was used to insulate coils and magnetic core. Width of copper conductor lines is 50 μm, and line space is 50 μm. The design of such fluxgate magnetic sensor followed second harmonic signal selecting method. Phase-lock amplifier was used to get second harmonic signal output by detection coils. The linear range of 0–80 μT with sensitivity of 6.7 V/T was achieved from the fabricated sensor with excitation current of 430 mA and the operational frequency of 40 KHz. As the excitation current was 470 mA, linear range of 0–50 μT with sensitivity of 21.7 V/T was achieved.     

一种平面四轴向磁通门传感器的设计

设计了一种新型的四轴向磁通门传感器,可测量铁磁性目标经过时产生的磁异信号在四个轴向上的变化情况,通过各轴间的相关性即可判断出目标的运动方向。结构中将四个三端式磁通门探头单元相间45°摆放,使得传感器的任一侧都有四个磁场强度分量的输入,结合分时激励的方法,与传统磁通门传感器相比,其具有电路简单,灵敏度高、稳定性好、功耗小等优点。经实验表明,该传感器方向识别正确率可达85%以上,能够较好的应用于安防及侦测领域中对目标运动及其方向的监测。     

一种正弦波磁通门传感器激磁系统的设计

针对方波激励磁通门易出现谐波干扰问题,提出一种采用正弦波激励磁通门的激磁系统。给出了总体设计方案,设计了信号发生器,信号调理电路和功率放大电路,并给出了激磁信号波形、频率和电流等关键参数的设计性能指标。搭建了系统测试平台,分析了在不同激磁波形下磁通门传感器的输出波形变化,实验结果表明：应用本系统能够得出正弦激励下磁通门最佳灵敏度的激磁工作频率为16 kHz,在此激励作用下,测试平台测得磁通门传感器的灵敏度是110 V/T。     

基于Maxwell与Simplorer仿真分析磁通门磁场传感器瞬态响应

为分析磁通门磁场传感器的工作原理,基于Maxwell和Simplorer软件建立了磁通门磁场传感器的电磁联合仿真模型,仿真了磁通门非线性激励电路中电流波形和磁通门传感器的瞬态响应过程,分析计算了磁通门二次谐波灵敏度以及磁通门传感器的转换系数.为验证仿真模型的准确性,利用钴基非晶薄片制作了磁通门传感器探头并利用开关电源驱动电路激励磁通门工作.实际测量的激励电流波形与仿真结果基本一致,磁通门二次谐波灵敏度的测量值与仿真值误差小于1.1%.测量磁通门的频率响应曲线得到磁通门的转换系数为100 mV/μT,与仿真值几乎完全一致,两者误差小于1.5%.该仿真模型对理解磁通门传感器的工作原理、瞬态响应过程以及指导微型磁通门传感器设计具有重要意义.     

差动变压器内部磁场测试系统的研究

介绍了一种磁场测试系统,通过在差动变压器的绕组骨架上嵌入霍尔传感器,构建以霍尔传感器,信号调理电路,PCI-1711数据采集卡和虚拟仪器开发软件LabVIEW为主体的数据采集系统。该系统通过对霍尔传感器输出信号的实际采集和信号处理,得到差动变压器铁芯的径向磁场分布。针对差动变压器的参数使用Magnet软件建立了仿真模型,并仿真差动电压器磁场分布,从而验证该测量方法是可行的,测量结果是正确的。     

Improved micro fluxgate sensor with double-layer Fe-based amorphous core

A rapid manufacturing process for the micro solenoid fluxgate sensor integrating multilayer amorphous ribbon core has been established, which combines the micro assembling method and the MEMS technologies. We select Fe-based amorphous soft magnetic ribbons for core materials and have fabricated the micro fluxgate sensors by MEMS technologies, with single-layer core and double-layer core respectively. The micro fluxgate sensors with double-layer core show the advantageous to that with single-layer core and exhibit sensitivity of 1089.2 V/T at excitation current of 120 mA rms, wide linear range of ?900 to 900 μT and power consumption of 24.48 mW. The noise power density of the single core fluxgate sensor is 2.48nT/Hz^1/2@1 Hz.