磁通门磁强计的反馈线圈设计及磁芯温度效应研究

摘要

磁通门磁强计是直接测量外界磁场分量的矢量磁强计，是一种基于软磁材料磁化非线性特性的磁场测量仪器。它在科学研究、国防建设、工业生产、日常生活等领域都有广泛的用途。因此，研究和发展高精度、稳定性好、高分辨率、功耗低的磁通门传感器具有重要意义。
　　 本文调研了国内外磁通门传感器的有关文献，通过对国内外磁通门传感器的发展状况和研究成果的回顾，深入探讨了磁通门的工作原理，建立了环型磁通门结构的数学模型，推导了传感器的二次谐波输出电压和灵敏度表达式，分析了结构参数对灵敏度的影响。根据闭环系统需求，论述了产生匀强磁场的球状反馈线圈的设计理论，并讨论了其均匀度与线圈槽数，线圈间距等参数的关系。分析结果表明球状线圈能在较小的几何尺度内产生较大范围的均匀磁场，实现了磁传感器的磁场反馈。为了精确反馈，提高系统性能，必须研究磁芯磁特性参数的温度响应，因此，用示波器法研究了磁芯材料VAC6025Z的动态磁滞回线的温度效应，得出了剩磁、矫顽力等磁性参数的温度系数，可以用此温度系数来讨论灵敏度随温度的变化。最后，对三轴磁强计中由于三轴间不正交、灵敏度不一致和零点漂移所引起的测量误差进行了分析和理论计算，利用最小二乘法给出了误差补偿系数，利用此系数可以实现误差的校正。
　　 基于传感器决定系统性能的思想，对传感器的性能作深入的研究，为高分辨率磁通门磁强计的设计提供了必要的参考，也为系统的进一步优化作准备。