磁通门磁强计工作原理及其应用.pdfVIP

磁通门磁强计工作原理及其应用 ·269· 磁通门磁强计工作原理及其应用 何育林 陕西宝成航空仪表有限责任公司，陕西宝鸡721006 摘要：磁通门磁强计利用高导磁铁芯，在交替变饱和激励下，实现将微弱的直流磁场转变为交流电压输 出以便测量。通过傅氏级数对磁通门磁强计及其探头工作原理进行推导，着重介绍其工作原理的实现过 程及产品在工业生产中的应用。 关键词：磁通门磁强计；探头；磁场强度 中图分类号：TM936《文献标识码：A 文章编号：1000—8829 2008 S0—0269—03 “ ￡ and PrincipleApplication．ofFluxgateMagnetometer l HEYu．1in AviationInstrument 721006，China ShanxiBaocheng Ltd．，Co，Bali Abstract：Ontheconditionofalternatesaturated a stimulation，fluxgatemagnetometerusinghigh core transferweakDC fieldtoAC of can fluxgate magneto—conductivity magnetic voltage．Theprinciple andits areintroducedFourierSeries．Theof andthe magnetometerprobe by processrealizingprinciple of in are applicationproductsindustrypresentedmainly· ． Keywords：fluxgatemagnetometer；probe；magneticdensity 磁通门磁强计具有测量灵敏度高，携带方便等优 点，被广泛应用于军工企业测量弱磁场。磁通门磁强 计是利用高导磁铁芯，在饱和交变激励下选通调制铁 芯中直流磁场成分，将直流磁场转变为交流电压信号， 从而完成对弱小直流磁场的测量。选用不同测量探头 可测量均匀直流磁场 场强 及梯度 场差 磁场， 还可用于检测弱磁材料的磁导率。 图1磁通门磁强计原理结构方框图 1仪器原理方框图 ，． 仪器内部提供一个校准信号，用于校准仪器。 仪器原理方框图如图1，振荡器输出经分频后，一 磁通门磁强计是利用高导磁率铁芯，在交变饱和 路经功率放大后送到探头初级绕组提供激励电流，使 激励下，选通调制铁芯中的直流磁场，实现将微弱的 探头铁芯饱和磁化，另一路信号 频率是激磁频率的2 直流磁场转变为交流电压输出以备测试。 倍 经过移相后作为相敏检波器解调用。探头在被测 2磁通门探头工作原理 磁场作用下，次级输出信号经选频放大器选出二次谐 波电压进行放大，之后送到相敏检器解调输出，经A／D 磁通门探头采用一对线圈构成敏感元件，两个线 转换及数据处理后送给显示器。 各个线圈中插有高导磁材料铁芯，探头线圈绕法见图 收稿日期：2008—04前 2。 作者简介：何育林 195江 ，男，陕西西安人，工程师，中专， 对于经过热处理的高导磁软磁合金，矫顽力珥很 主要从事电磁实验研究工作． 小，为了简化分析将磁滞回线用3段折线表示，如图3 ·270· 《测控技术》2008年第27卷增刊 所示。 由于受饱和磁化场影响，从而引起上部的幅值变小； 下部幅值变大，形成了上下不对称的波形，此时合成 磁通Eq-C0，探头次级有信号输出。 口 中。 曩’ 厶一 坦I v ／I堪 m耐 V ·--------√ UU 图2探头形状于绕组方法 I 1 l ； ．沙 ＼ ／＼ ／1 耐 厶，V ＼J J 坍 丌局 三苌 耐 H l／ J 季巳! y k If a Co 图3三段折线磁滞回线 图4无外磁场作用下交变饱和激励铁芯的感应电势 铁芯在恒定磁场作用下，次级绕组是不能产生感 廿 r 掣 应电势的，因为铁芯中只能形成一个恒定的磁通。在 。 中l 中l’ f 初级绕组中加一个激励交流电压 正弦波 ，则初级绕 ，4么l‘ ／ ＼厂_＼ 。 Ⅳ ／％!一 组中的电流在铁芯上加了一个饱和磁化场B，铁芯预 -．s ／ IⅣ+ 磁化后导磁率是随时间变化的，此时外加恒定外场， —／ l I’ 汛 在铁芯中所产生的磁通多再不是恒定值。根据电磁感 I： I，： 中 在 应定律，次级绕组n2、n2，中将产生与外磁场成正比的 ．÷／ 感应电势眈。 了L～ VU 2．1 无外磁场作用下探头的工作原理 sf一。 Ho 0时，如图4 a 表示激励电压波形和磁滞回线， ＼．嚣％岛l＼ I＼ n 其中％表示激励磁场强度幅值，皿是饱和磁场强度； 1 图4