基于JFET的低噪声感应式磁传感器设计.pdf

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1、86传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第儿期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)11-0086-03基于JFET的低噪声感应式磁传感器设计李珉，柏逢明(1．长春理工大学电子信息工程学院，吉林长春130022；2．长春工业大学人文信息学院，吉林长春130122)摘要：在航空瞬变电磁(TEM)大深度测量时，由于飞行过程中共模噪声和天电噪声的引入，致使传统感应式磁传感器(IMS)探测灵敏度降低，无法满足地质探测深度

2、的需要。为了增加IMS探测微弱磁场信号的能力，通过理论分析IMS的物理结构和前置放大电路的机理，研究了噪声引入的主要来源，建立了基于结型场效应晶体管(JFET)的IMS等效模型，设计了一种低噪声IMS。通过在屏蔽室内对所研制的IMS性能进行测试，结果表明：其输入噪声为2nV／Hz@10kHz，3dB响应带宽达到42kHz，较3D-3磁传感器信噪比提高了lO．O4dB，为其在实际项目应用提供了可靠的性能保障。关键词：瞬变电磁；感应式磁传感器；结型场效应晶体管；低噪声中图分类号：O657．3文献标识码：A文章

3、编号：1000-9787(2014)11-0086-03DesignoflownoiseinductivemagneticsensorbasedonJFETaLIMin，-，BAIFeng．ming(1．CollegeofElectronicsandInformationEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，China；2．CollegeofHumanitiesandInformation，Changch

4、unUniversityofTechnology，Changchun130122，China)Abstract：Becausecommon—modenoiseandatmosphericnoiseareintroducedtotraditionalinductivemagneticsensor(IMS)whileflyinginaerialtransientelectromagneticmeasurement(TEM)ofgreatdepthdetectionapplication，detectionse

5、nsitivityofIMSisreduced，whichisunabletomeettherequirementofgeologicalexplorationdepth．InordertoenhancethecapabilityofIMStodetectweakmagneticsignals，themanuscriptthroughthetheoreticalanalysisforphysicalstructureofIMSandmechanismofpre-amplifiercircuit，prima

6、rynoisesourcesisstudied，equivalentmodelofIMSbased0nJFETisbuilt，andalownoiseIMSisdesigned．PerformanceofIMSistestedinshieldedroom．andexperimentalresultsshowthatinputnoiseis2nV／Hz@10kHz，3dBresponsebandwidthis42kHz，signal—to—noiseratioisincreasedby10．04dBcomp

7、aredwithmagneticsensor3D-3，whichguaranteesperformanceforitsrealprojectapplication．Keywords：transientelectromagnetic(TEM)；inductivemagneticsensor(IMS)；junctionfieldeffecttransistor(JFET)；lownoise0引言接收机的性能，尤其是接收机的灵敏度。因此，二者的设计航空瞬变电磁(TEM)”,2J测量是一种有效的资源勘查和制作水平

8、影响传感器的整体指标。方法，广泛应用于矿产勘查、石油勘探、地下水勘查等方面。国内外相关科研与生产单位均致力于不断提高IMS航空TEM可分成发射、接收、数据解释几个部分。感应式的性能指标，加拿大Geonics公司的3D-3IMS频率带宽为磁传感器(IMS)作为整个接收机的前端用来接收微弱3-22kHz；加拿大Phoenix公司的MTEM—ALIMS频率带宽的TEM信号，并将该信号转换成电压信号，传递给后级放为1Hz-20kHz，