轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传感器研制

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1、分类号：TP212.13单位代码：10183研究生学号：2015554010密级：公开轻便化卷绕型空心磁芯吉林大学感应式硕士学位论文磁传感（专业学位）器研制轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传感器研制DevelopmentofLightweightWoundHollowCoreInductiveMagneticSensor作者姓名：黄文雪专业：电气工程研究方向：感应式磁传感器指导教师：王言章教授吉陈斌教授级高工林大培养单位：仪器科学与电气工程学院学2018年5月—————————————————————轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传感器研制———————————

2、——————————DevelopmentofLightweightWoundHollowCoreInductiveMagneticSensor作者姓名：黄文雪专业名称：电气工程指导教师：王言章教授陈斌教授级高工学位类别：工程硕士答辩日期：2018年5月27日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文

3、，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊(光盘版)电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在

4、《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□√硕士□博士学科专业：电气工程论文题目：轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传感器研制作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市西民主大街938号吉林大学仪器科学与电气工程学院（130061）作者联系电话：0431-88502125摘要摘要轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传感器研制感应式磁传感器是基于法拉第电磁感应定律研制出来的，因其具有灵敏度高，稳定性好，探测范围广，成本低等特点被广泛的应用于诸多领域，如电子电气、工业自动化、地质调查、空间电磁探

5、测、生物医学等。随着诸多领域的快速发展以及对微弱磁场传感器的性能和适应性的要求不断提升，促使对微弱磁场探测仪器要求不断创新。在频率域电磁探测中，感应式磁传感器的应用较多。近些年，在优化感应式磁传感器的性能中提高感应式磁传感器的灵敏度和降低感应式磁传感器的噪声方面有很大进步。感应式磁传感器由前端的敏感元件和后端的放大电路组成，其中敏感元件是由磁芯和感应线圈组成占据了感应式磁传感器质量的主要部分，因此感应式磁传感器仍存在体积大，质量重的不足。在感应式磁传感器的等效磁场噪声与线圈参数和线圈质量间也存在优化关系，所以研制一种轻便化，高性能的感应式磁传感器具有重要的

6、实际意义，本文的主要研究工作如下：1.首先分析感应式磁传感器的工作原理，介绍影响感应式磁传感器灵敏度的因素，得出感应式磁传感器的灵敏度表达式，然后分析空心磁芯的退磁因子，并通过椭圆积分形式得出空心磁芯的退磁因子表达式，进而仿真不同壁厚的空心磁芯与棒状磁芯的磁通参数，由两种磁芯的磁通相等关系得出空心磁芯的有效磁导率表达式。2．分析了空心磁芯感应式磁传感器的噪声来源，得出空心磁芯感应式磁传感器的等效磁场噪声主要由电阻热噪声组成。由于线圈的质量也是空心磁芯感应式磁传感器设计的重要指标，所以首先分析铜漆包线的直径和线圈的匝数与等效磁场噪声和线圈质量的关系，然后通过

7、数学建模得出线圈匝数与铜漆包线直径的最优值。3.分析了差分放大电路的构成以及电路的电压噪声和电流噪声，为使空心磁I摘要芯感应式磁传感器获得较好的灵敏度，前置放大电路的电压噪声要低于感应线圈电阻热噪声的3-4倍，所以要根据计算好的等效磁场噪声指标来设计差分放大电路。4．将设计好的空心磁芯感应式磁传感器进行测试和验证，分别给出空心磁芯感应式磁传感器灵敏度标定结果与等效磁场噪声的测试结果，在1-100Hz范围内灵敏度呈线性为5.2mV/nT@1Hz，平坦部分的灵敏度为0.73V/nT。100Hz时噪声为0.06pT/Hz1/2，实验结果与理论分析一致。空心磁芯感

8、应式磁传感器的总质量为80g，实现了轻便化卷绕型空心磁芯感应式磁传