文档介绍：感应式磁敏传感器是以天然场或人工场为场源,根据法拉第电磁感应原理,采用某些特殊技术研制成的测磁装置,可用于测量交变场中磁场变化率。
感应式磁传感器一般有空气芯和铁芯两种,早期使用的磁传感器都是空气芯的。目前使用传感器的铁芯有铁氧体铁芯、坡莫合金铁芯和非晶态铁芯。
第四节感应式磁敏传感器
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一、感应式磁敏传感器的物理基础
法拉第电磁感应定律
对于带有磁芯导磁率为μ的螺线管线圈,其感应电动势e (t)为:
被测磁场的变化率可由线圈的感应电动势所反映。
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屏蔽铜箔
铝管
铝盖
输出
线圈
长螺旋管式传感器构成示意图
磁芯
感应式磁传感器通常由线圈和放大器两部分组成。线圈中包括绕组和磁芯两部分。磁芯通常采用高导磁率的磁性材料做成。
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二、感应式磁敏传感器的设计
考虑因素:
★要有一定的灵敏度,体积不宜过大。
★噪音要尽量低,这里包括热噪音、温差电势、潮湿和接触污染等引起的噪音;线圈内阻要小;线圈避免用普通焊锡接头;信号线要双层屏蔽,且不能镀锡;要求严格密封。
★要有完善的电屏蔽。
★要尽量降低磁芯的损耗,尤其是要降低涡流损耗。因此各片磁芯间要求严格绝缘。
★磁芯的抗震性和温度稳定性要好。
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1、灵敏度
为了获得最大灵敏度,就必须使乘积NSμ为最大。
初始灵敏度
为了获得最大信号,必须使接入放大器输入电路之前的线圈本身具有较高的灵敏度,即能感应出较高的电动势。这种灵敏度也称为初始灵敏度σ。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势
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2、信噪比
主要考虑线圈电阻和匝数等参数的选择。
假设磁场的频谱密度为δH、频带宽度为△F,则线圈的感应信号,而根据热力学定律,噪声为
式中,K—为波兹曼常数;T—为绝对温度
则信噪比
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3、磁芯材料
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三、测试与标定
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感应式磁敏传感器的应用
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磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。利用某些高导磁率的软磁性材料(如坡莫合金)作磁芯,以其在交变磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电磁感应原理研制成的测磁装置。
第五节磁通门式磁敏传感器
最大特点:适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。传感器可作成体积小,重量轻、功耗低,既可测纵向向量T、垂直向量Z,也可测ΔT、ΔZ,不受磁场梯度影响,,且可和磁秤混合使用组成磁测仪器。
应用:航空、地面、测井等方面的磁法勘探,在军事上,也可用于寻找地下武器(炮弹、地雷等)和反潜。还可用于预报天然地震及空间磁测等。
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