宽带低噪声磁通门传感器

莱姆推出新品IN 1000-S，拓宽了高精度传感器的量程
1000A的DC、AC或脉冲电流
-40 ~ +85ºC）
极低的零漂（全温度范围内达19.5ppm）
优异的线性度（全温度范围内达3ppm）
极低噪声与高精度（全温度范围），得益于莱姆专利磁通门技术
莱姆拓宽高精度传感器的量程，推出新品IN 1000-S，无插入损耗，可隔离测量1000A的直流、交流以及脉冲电流。

莱姆完善磁通门技术，去年已推出此系列的第一个产品2000A。

传统1000A高精度传感器温度范围通常+10到+40或+50°C，IN 1000-S拓宽其温度范围至-40到+85°C，使其可用于更宽的应用领域，而不仅限于实验室，这些应用包括：传统工业应用测试仪、医疗设备（例如，MRI、质子疗法等）、高精度电机控制器以及计量设备。

莱姆采用专利创新技术于此新型传感器上，在数字领域中处理最大信号，新型磁通门技术架构消除磁通门驱动频率纹波，从而得到结构紧凑、宽温度范围内保持高精度以及相比上一代更低噪声水平的传感器。

在数字领域中处理信号可以完全免除模拟转数字处理之后的温度效应、干扰以及供电电压变化所产生的影响，改善了零点与零漂。

通过使用DSP数字信号处理器降低了固定频率下磁通门驱动信号中的干扰或纹波，同时降低了高频谐波。

剩余的干扰可通过纹波补偿线圈消除，此线圈的幅度与相位可以通过各个传感器的校准调节。

校准之后，全温度范围-40 OC到85 OC内，全量程范围内的传感器输出，其剩余纹波峰峰值低于34ppm。

这些创新使得IN 1000-S在拓宽的温度范围内具有优异的性能表现：全温度范围内极高的精度，优于3ppm的线性度以及19.5ppm的低零漂。

磁通门传感器的设计摘要三分量磁通门地磁场检测装置是应用磁通门传感器对地磁场进行测量的矢量检测装置。

与其它类型测磁仪器相比,磁通门传感器具有分辨率高,测量弱磁场范围宽,体积小、重量轻、功耗低,经济性好,能够直接测量磁场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点,被广泛应用于各种领域。

本文分析了磁通门传感器的工作原理,详细论述了如何采用数字检波的方法进行信号处理.本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设计和单片机程序。

检测装置主要由三分量磁通门传感器、单片机最小系统、A/D数据采集电路和串口电路构成。

三分量磁通门传感器检测到磁场的矢量大小,输出信号经过有源滤波器和放大器处理后得到三路幅度与磁场各分量大小成正比的正弦信号。

A/D同时对三路信号进行4倍频采样,将两个周期的采样数据传送到单片机,然后单片机通过串行端口将数据发送到计算机,最后由计算机完成数据的处理和分析。

关键词三分量地磁场数字检波数据采集串行端口The Design of Geomagnetic Field Detection Device Based on Three-component Fluxgate SensorsAbstratThe three-component fluxgate geoamagnetic field detection device is a kind of vector detection device which can measure the geoamagnetic field directlypared with other instruments which can measure geomagnetic field,the fluxgate sensor has the virtue of small size,light weight, low power consumption and good economy,is used widely in different fields.This paper introduces the working principle of the fluxgate sensor and the digital demodulation method in detail. The design of hardware circuit of the three-component fluxgate geomagnetic field detection device and progamming of MCU are also introduced in this paper. The detection device consists of three-component fluxgate sensors, MCU system, A/D data acquisition circuit and com port communication circuit. The magnetic vector is detected by the three-component fluxgate sensors,signals output from the senors are processed by active filters and amplifiers.Then there are three sinusoidal signals,whose amplitude are proportional to the magnitude of geomagnetic field component. The A/D convertor produces 4 points sampling signals, and transmits data of two cycles to CPU, then CPU send the data to computer via the com port. Finally,the data is processed and analyzed by computer.Keywordsthree componentsgeomagnetic fieldDigital demodulation Data AcquisitionCom Port目录摘要 1Abstrat 21 绪论 11.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义 1 1.2 各种测磁仪器 21.3 磁通门测磁仪器的研究现状 52 检测装置的工作原理 62.1 磁通门传感器的工作原理62.2 检测装置的工作原理 82.3 地磁检测装置的主要功能123 三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计123.1 前置检测电路的设计 123.1.1 分频电路和信号转换电路的设计: 133.1.2 驱动电路的设计: 133.1.3 选频放大电路的设计: 143.2 16位A/D转换器4倍频采样的硬件设计163.2.1 根据A/D采集电路的设计要求选择合适的A/D: 16 3.2.2 A/D采集电路的设计: 173.3 内部电源的设计184 三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计194.1STC89C54RD+单片机介绍194.2 A/D的软件控制204.3 程序流程图214.4 示例程序214.5 串口发送的硬件设计235 测试结果及分析245.1 分频器电路测试245.2 功率驱动电路的测试 255.3 信号转换电路测试255.4 带通滤波器的测试266 对三分量测量的通道差异进行校正的方案设计286.1 方案1:通过硬件电路的调试进行校正286.2 方案2:通过软件编程对测量结果进行校正29总结30参考文献及参考资料31致谢33英文翻译34英文翻译原文371 绪论1.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义在介绍三分量磁通门地磁场检测装置之前,首先介绍一下它的研究目的和意义。

小型民用数字化三轴磁通门传感器电路设计小型民用数字化三轴磁通门传感器电路设计一、引言随着科技的不断发展，数字化传感器已成为现代电子产品不可或缺的组成部分。

数字化三轴磁通门传感器作为一种常见的传感器之一，其在航天航空、汽车导航、智能手机等领域有着广泛的应用前景。

本文将详细阐述小型民用数字化三轴磁通门传感器电路的设计原理及其各个模块的功能。

二、电路设计原理数字化三轴磁通门传感器主要用于检测磁场在三轴上的变化，并将这些变化数字化传输到目标设备。

其电路设计主要包括磁场检测模块、模数转换模块和数字信号处理模块三部分。

1. 磁场检测模块磁场检测模块是数字化三轴磁通门传感器的核心部分，其功能是感知周围环境的磁场强度，并将得到的模拟信号传递给模数转换模块。

在设计磁场检测模块时，需要选择合适的磁通门传感器芯片，并与其连接适当的电容电阻网络，以确保所感知的磁场信号的精确度和稳定性。

2. 模数转换模块磁场检测模块输出的模拟信号需要经过模数转换模块进行数字化处理。

模数转换模块通常采用高精度的模数转换芯片，将模拟信号转换为数字信号，并通过串行或并行接口传输给数字信号处理模块。

在模数转换模块设计时，需要考虑电路的采样频率、分辨率以及噪声抑制等关键参数。

3. 数字信号处理模块数字信号处理模块是数字化三轴磁通门传感器电路的最后一步，其功能是对模数转换模块输出的数字信号进行滤波、放大和校准等处理。

根据具体的应用需求，数字信号处理模块可以采用多种算法，如快速傅里叶变换（FFT）、卡尔曼滤波器等，以提高传感器的精度和稳定性。

三、电路设计方案针对小型民用数字化三轴磁通门传感器的电路设计，可以选择成本低、功耗低、体积小的器件，以满足民用领域对传感器的需求。

1. 磁场检测模块方案在磁场检测模块中，可以选择采用高感度、低功耗的磁通门传感器芯片。

通过合理布局电容电阻网络，增强对磁场强度的感知能力，并使用低噪声线性稳压器，提高检测信号的稳定性。

磁通门电流传感器工作原理图文详解
磁通门电流传感器是一种是以磁通门技术为基本原理，加上闭环控制在电子电路中的应用，磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。

下面本文就对磁通门电流传感器的工作原理及构成等进行详细介绍。

磁通门电流传感器工作原理磁通门传感器的工作原理是基于铁芯材料的非线性磁化特性，其敏感元件为高磁导率、易饱和材料制成的铁芯，有两个绕组围绕该铁芯：一个是激励线圈，另一个是信号线圈。

在交变激励信号fl的磁化作用下，铁芯的导磁特性发生周期性饱和与非饱和的变化，从而使围绕在铁芯上的感应线圈感应出反应外界磁场的信号。

因为磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的。

这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道门，通过这道门，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。

利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。

磁通门电流传感器原理图
二、磁通门电流传感器的构成下图是磁通门电流传感器的系统构成
磁通门电流传感器系统构成框图
电流传感器的系统框图所示。

电流所产生的的磁场在磁通门探头内经激励信号调制后，通过峰值检波和积分滤波电路产生有用的电压信号，然后经过反馈，使电流传感器工作在零磁通状态。

图1：磁通门绕组结构图。