磁電傳感器驅動電路的研究與設計.pdf

1、與霍爾、磁阻和磁通門傳感器等商用磁傳感器相比，磁電傳感器具有靈敏度高、響應頻率范圍寬以及功耗低等優(yōu)勢，在磁場測量、交變電流檢測以及生物磁場測量等方面具有廣闊的應用前景。然而目前的研究集中于磁電復合材料，對磁電傳感器驅動電路的研究較少。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、低噪聲和寬頻化，本文針對直流和交流磁場的檢測，研究設計了相應的驅動電路，并研究了電路的噪聲和響應頻率的影響因素，有效地改善了系統(tǒng)的噪聲與頻率特性。
　　首先，針對交流磁場和直流磁

2、場的檢測分別設計了驅動電路。為了降低系統(tǒng)的噪聲，設計了一種新型電荷放大電路，該電路采用兩級差分形式，實測結果表明，系統(tǒng)的噪聲降低了一個數量級。其次，針對交/直流混合磁場的檢測設計了驅動電路。為了提高系統(tǒng)的信噪比，引入了交流調制技術。通過調制過程將被測信號頻譜搬移到諧振頻率附近，該過程不僅可以將被測信號與低頻噪聲分離，而且能利用壓電材料的諧振特性提高磁電傳感器的靈敏度，通過解調過程還原被測信號，使磁電傳感器的分辨率達到1nT。但使用交流調

3、制技術后，系統(tǒng)的高頻響應特性會受到影響。為了改善系統(tǒng)高頻響應特性，采用了兩種方法：其一是將電荷放大器的輸出信號耦合到解調電路的輸出端，由于電荷放大器的輸出信號會隨著頻率的升高而增大，而解調電路的輸出信號隨頻率的變化特性恰好相反，因此使用該方法可以有效地改善系統(tǒng)的頻率響應特性。實測結果表明，磁電傳感器的響應頻率范圍可拓寬為DC-200Hz。其二是引入了負反饋，進一步改善了磁電傳感器的高頻響應特性，同時磁電傳感器的分辨率仍保持在1nT左右。