基于磁通负反馈的低噪声宽频带感应式磁传感器设计.pdf

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1、2014年第33卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)67DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)12-0067_o3基于磁通负反馈的低噪声宽频带感应式磁传感器设计应毓海’(1．安徽大学电子信息工程学院。安徽合肥230039；2．安徽广播影视职业技术学院信息工程系，安徽合肥230011)摘要：感应式磁传感器(IMS)是频率域电磁法(FEM)中使用最广泛的磁传感器，通常由感应线圈和前置放大器组成。为了增加IMS探测深度和微弱磁场信号的能力，基于磁通负反馈技术，获得其在低频段平坦的灵敏度曲线，拓宽了其

2、观测频带。采用斩波前置放大技术，降低了1／f噪声对IMS的影响，对IMS的输出噪声进行了压制。通过在屏蔽室内对所研制的IMS性能进行测试，结果表明：其频带范围为0．001Hz一10kHz，输入噪声为3nV／Hz，较3D-3磁传感器等效输入噪声提高了10．O4dB，为其在实际项目应用提供了可靠的性能保障。关键词：感应式磁传感器；磁通负反馈；斩波前置放大；1／f噪声中图分类号：O657．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0067-03DesignoflownoisebroadbandIMSbasedonfluxnegativefeedbackYINGYu

3、．hai，(1．CollegeofElectronicsandInformationEngineering，AnhuiUniversity，Hefei230039，China；2．DepartmentofInformationEngineering，AnhuiBroadcastingMovieandTelevisionCollege，Hefei230011，China)Abstract：Inductivemagneticsensor(IMS)isoneofthemostwidelyutilizedmagneticsensorsinfrequencydomainelectroma

4、gneticmethod(FEM)，whichconsistsofinductivecoilandpreamplifier．InordertoenhancecapabilityofIMStodetectweakmagneticsignalsanddepth，aflatsensitivitycurveatlowfrequencybandisachievedandobservationbandisbroaden，whichisbasedonfluxnegativefeedbacktechnology．Utilizechopperpre-amplifiertechnologytode

5、creaseeffectof1／fnoiseonIMS，andtosuppressoutputnoiseofIMS．TheperformanceofIMSistestedinshieldedroom，bandrangeisof0．001Hz～10kHz，andinputnoiseis3nV／Hz，comparedwithmagneticsensor3D-3，equivalentinputnoiseisincreasedby10．04dB，whichguaranteesperformanceforIMSinrealpr0jectapplication．Keywords：induc

6、tivemagneticsensor(IMS)；fluxnegativefeedback；chopperpre—amplifier；1／fnoise0引言参数进行改进，为了提高IMS探测深度和微弱磁场信号的感应式磁传感器(IMS)基于法拉第电磁感应原理，能能力。德国MFS-06磁传感器的频带范围为0．0002Hz～够感知所探测磁场信号的微弱变化]。根据趋肤效应原8kHz，输入噪声为8nV／Hz。加拿大MTC-50H磁传理，它的可用频率范围决定了频率域电磁法(FEM)所能探感器的频率范围为0．0003Hz-30kHz，输入噪声为12nV／测的最大深度，是FEM的核心设备，其主要由

7、感应线圈、磁Hz。我国在IMS方面起步较晚，中国科学院研制的通反馈回路和前置放大电路组成。高性能的IMS除了需CAS一10磁传感器频带范围为0．2Hz-4kHz，输入噪声为要高性能的磁芯和合理的感应线圈结构以外，也需要能够11nV／Hz。我国所研制的IMS性能指标还存在一些不满足探测深度需求的频带尽可能宽的前置放大电路，另外，足，因此，研制出与国外性能相当的磁传感器已成为必然。其噪声还需要低于地磁场信号，以提取出有用地磁场信本文提出了基于斩波前置放大技术，有效地降低了1／f号。·。噪声对IM