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基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证

周斌 薛永亮 陶然 程炳钧 王子栋 张海波 吴新哲

周斌, 薛永亮, 陶然, 程炳钧, 王子栋, 张海波, 吴新哲. 基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2022-0073
引用本文: 周斌, 薛永亮, 陶然, 程炳钧, 王子栋, 张海波, 吴新哲. 基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2022-0073
Design and verification of wide-band search coil magnetometer based on transimpedance preamplifier[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2022-0073
Citation: Design and verification of wide-band search coil magnetometer based on transimpedance preamplifier[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2022-0073

基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证

doi: 10.11728/cjss2022-0073

Design and verification of wide-band search coil magnetometer based on transimpedance preamplifier

  • 摘要: 感应式磁传感器具有较高的探测灵敏度和极低的噪声水平,在空间探测、地质勘探中有着广泛的应用。为了实现更大带宽的磁场探测,本文对基于跨阻抗前置放大器的磁传感器进行了研究。这种感应式磁传感器将感应线圈的输出信号直接接入跨阻抗前置放大器,两者联合起来的电路特性实现了磁场变化信号转换为电信号的功能。本文建立了基于跨阻抗前置放大器的磁传感器的信号传递模型,并在此该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声的理论值。根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,并以带宽10~10kHz,噪声1fT/√Hz@1kHz~10kHz作为设计目标设计了一个感应式磁传感器,最后对这一传感器进行了性能验证试验。在处理频率响应测试数据时设计一种基于信号调制的处理方法,有效提取特定频率得到幅值和相位,并降低了随机噪声的干扰,磁传感器-3dB带宽达到了10~10kHz。在评估传感器噪声时,采用双探头差分的方法消除了环境的干扰,设计了相位差分析的评估方法,确认在哪些频带双探头探测的信号是同源的,在这些频带采用差分法评估是有效的。评估的结果是,传感器在1kHz~10kHz 实现了1fT/√Hz噪声水平。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-14
  • 录用日期:  2023-05-04
  • 修回日期:  2023-04-24
  • 网络出版日期:  2023-05-24

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