小型磁通门传感器的设计与研究

论文摘要

本文着重研究小型磁通门传感器探头的设计与应用。首先介绍了现今常用的四种磁通门测量方法(霍尔效应法、磁阻效应法、光泵法、磁通门法),并从实际出发选择磁通门法测量磁场。进一步运用信号图解法分析了磁通门的工作原理,着重阐述了磁通门探头的数学模型、探头噪声的特性及抑制措施、探头的参数分析,并按照实际需求,对探头进行了设计。在实验阶段,利用弱磁场标定装置对探头进行了常温(包括时漂)测试和环境(高温、低温、振动、冲击)测试,其试验结果均达到了实际要求。为满足产品的需求,本文对磁通门的测试装置及机械装置进行了设计,在此基础上对罗盘作了水平测试,取得了较好的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 弱磁场测量
• 1.2 弱磁场测量技术的发展现状
• 1.2.1 霍耳效应器件的发展
• 1.2.2 磁阻传感器的发展
• 1.2.3 光泵磁力仪的发展
• 1.2.4 磁通门传感器的发展
• 第2章 弱磁场的测量方法
• 2.1 霍尔效应法
• 2.2 磁阻效应法
• 2.3 光泵法
• 2.4 磁通门法
• 2.5 本章小结
• 第3章 磁通门的测量原理
• 3.1 磁通门探头结构要素与工作原理
• 3.1.1 磁通门探头的基本结构和主要参数
• 3.1.2 双铁心探头磁通门信号图解法与基本特性
• 3.2 磁通门探头的数学模型
• 3.3 磁通门的工程计算
• 3.3.1 铁心的聚磁效应
• 3.3.2 铁心的退磁效应
• 3.3.3 考虑聚退磁效应后的磁通门探头数学模型
• 3.4 磁通门探头的参数分析
• 3.4.1 铁心退磁系数与形状尺寸参数的相关性
• 3.4.2 铁心聚磁系数与形状尺寸及材料磁导率的相关性
• 3.4.3 激磁电源频率与铁心横截面面积的相关性
• 3.4.4 激磁电源电压与其它各影响的相关性
• 3.4.5 探头输出阻抗与其参数的相关性
• 3.5 磁通门探头设计
• 3.5.1 探头分辨率计算
• 3.5.2 探头设计
• 3.5.3 探头灵敏度测试
• 3.6 磁通门探头噪声危害性与抑制措施
• 3.6.1 磁通门探头噪声与谐波选择法电路
• 3.6.2 抑制磁通门探头噪声的措施
• 3.7 本章小结
• 第4章 磁通门的电路设计
• 4.1 激磁电路
• 4.2 信号处理电路
• 4.2.1 选频放大电路
• 4.2.2 相敏检波和积分滤波电路
• 4.2.3 反馈环节
• 4.2.4 零点电位调整电路
• 4.2.5 信号处理电路总体设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验结果及分析
• 5.1 弱磁场标定装置
• 5.2 磁通门常温实验结果
• 5.2.1 磁通门常温实验结果
• 5.2.2 磁通门时间漂移试验结果
• 5.3 磁通门环境试验结果
• 5.3.1 磁通门高温试验结果
• 5.3.2 磁通门低温试验结果
• 5.3.3 磁通门振动试验结果
• 5.3.4 磁通门冲击试验结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 磁通门探头实际应用结果验证
• 6.1 磁通门测试装置设计
• 6.2 磁通门罗盘的机械设计
• 6.2.1 罗盘装配图及各部分名称
• 6.2.2 罗盘各部分零件设计图
• 6.3 罗盘的水平测试
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢