一种磁场测量系统及测量方法与流程

本发明涉及磁场测量领域，具体涉及一种磁场测量系统及测量方法。

背景技术：

磁场是日地空间相互作用能量储存、传输和释放的主要媒介，空间磁场探测有助于人们提高对空间磁场的认识，完善国际地磁场参考模型。

经过长时间的实践，磁强计已成为空间天气测量模块的标准配置。目前，常用的磁强计的原理大多是：磁强计探头(非晶磁性材料(co系))在高频脉冲电流的激励下，产生趋肤效应，其磁电阻随外界磁场而发生变化，根据这一变化测量外界磁场。然而，现有的磁强计由于自身设计的原因，通常存在工作状态和放大倍数不稳定，存在非线性失真等缺点，进而影响其对外界磁场的探测精确度。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的磁强计存在的上述问题及不足，提高磁场测量的精确度，本发明提供了一种磁场测量系统及测量方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种磁场测量系统，包括：

磁强计，用于测量所述磁场，所述磁强计具有输入端和输出端，所述磁强计包括aichi磁场探头、信号提取电路和反馈系统，所述aichi磁场探头探测所述磁场，探测到的磁场数据由所述输出端输出；

所述反馈系统具有输入端和输出端，所述反馈系统的输入端与所述磁强计的所述输出端电连接，接收由所述磁强计的输出端输出的所述磁场数据，并将所述磁场数据反馈至所述磁强计的输入端。

可选地，所述反馈系统形成磁耦合的电流带-偏置电流带。

可选地，所述aichi磁场探头的灵敏度k介于4～5v/gauss。

可选地，所述偏置电流带的系数k’介于30～55ma/gauss。

可选地，所述反馈系统包括设置在所述aichi磁场探头的激励线圈外部的反馈线圈。

可选地，所述反馈线圈的电阻小于等于3.5ω。

可选地，所述信号提取电路包括：

相敏解调电路，与所述磁强计电连接，并且对所述磁强计输出的所述磁场数据进行解调；以及

差分放大电路，与所述相敏解调电路电连接，并且对经所述相敏解调电路解调后的所述磁场数据进行放大。

可选地，还包括积分滤波电路，与所述信号提取电路电连接，对经所述信号提取电路的所述差分放大电路放大后的所述磁场数据进行波形变换。

可选地，还包括数据存储单元，与所述积分滤波电路电连接，并对经所述积分滤波电路变换的所述磁强数据进行存储。

根据本发明的第二方面，提供一种磁场测量方法，该方法采用上述第一方面所述的磁场测量系统，所述方法包括：

将所述磁强计放置于磁场中，aichi磁场探头探测并输出所述磁场的磁场数据，同时将输出的所述磁场数据反馈回所述磁强计的输入端；

对输出的所述磁场数据进行处理。

可选地，aichi磁场探头输出所述磁场的磁场数据之前，还包括如下步骤：

对所述磁场数据进行解调；

对解调后的所述磁场数据进行放大。

可选地，对输出的所述磁场数据进行处理包括对放大后的所述磁场数据进行波形变换。

如上所述，本发明的磁场测量系统及测量方法具有如下技术效果：

通过在aichi磁场探头中增加反馈系统，使得整个磁强计的电路工作在闭环模式，闭环模式将磁强计的输出数据作为补偿反馈至磁强计，使得磁强计的零点偏移量大大减小，从而提高磁场测量的精确度。另外，闭环的工作模式还能够稳定电路的工作状态和放大倍数，减小非线性失真，扩展频带。

另外，本申请的反馈系统可以是设置在aichi磁场探头的激励线圈外部的反馈线圈，该设计不会破坏原aichi磁场探头的结构设计，并且设计简单，在不影响原aichi磁场探头的功能基础上增加反馈系统，提高了整个磁强计的工作性能。

附图说明

通过参考附图会更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1显示为实施例一提供的磁场测量系统的示意图。

图2显示为图1所示的磁强计的示意图。

图3显示为磁场测量系统的结构示意图。

附图标记

10aichi磁场探头

20反馈线圈

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种磁场测量系统，如图1所示，该系统包括磁强计，用于测量磁场，该磁强计具有输入端和输出端。在本实施例的优选实施例中，如图2和3所示，磁强计包括aichi磁场探头10、信号提取电路及反馈系统，aichi磁场探头探测磁场，探测到的磁场数据由输出端输出。反馈系统同样具有输入端和输出端，反馈系统的输入端与磁强计的输出端电连接，接收磁强计输出端输出的磁场数据，并将该磁场数据反馈回磁强计的输入端。所述信号提取电路接收所述aichi磁场探头10的输出数据并对所述输出数据进行初步处理。

在本实施例的优选实施例中，所述aichi磁场探头10可以是非晶磁性材料，如图3所示，在激励信号的激励下，aichi磁场探头产生输出数据。例如所述激励信号可以是交流磁场，在交流磁场的激励下，aichi磁场探头产生所述交流磁场的输出数据。

在本实施例的另一优选实施例中，如图2所示，所述信号提取电路还包括：

相敏解调电路，磁场测量系统的aichi磁场探头输出的信号是经外加磁场调制过的信号，因此，为了能够得到反映外加磁场变化的信号，就必须对输出的信号进行解调。在该优选实施例中，所述磁强计输出的磁场数据，例如电压信号首先传送至该相敏解调电路，由相敏解调电路对该电压信号进行解调。本实施例中解调的是调幅波，所以特称为检波。检波是振幅调制的逆过程。通常采用同步检波与二极管峰值包络检波两种调幅波解调方法。在更加优选的实施例中，采用同步检波的解调方法，同步检波是利用一个和调幅信号的载波同频同相的信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。这种方法能对任何调幅信号实现无失真解调。

差分放大电路经上述相敏解调电路解调的输出数据，例如上述的电压信号，随后经差分放大电路，得到放大的电压信号，该电压信号与磁强计的敏感轴向所施加的磁场呈正比。

如图2和3所示，在本实施例的优选实施例中，所述反馈系统包括磁耦合的电流带-偏置电流带。在更加优选的实施例中，如图3所示，该反馈系统可以是设置在aichi磁场探头的激励线圈外部的反馈线圈20。所述磁强计的输出数据经所述信号提取电路之后经由该反馈系统作为补偿反馈回所述磁强计，使得整个磁场测量系统处于闭环模式。

在本实施例的优选实施例中，所述aichi磁场探头的灵敏度k介于4～5mv/gauss。所述偏置电流带的系数k’介于30～55ma/gauss。

同样参照图1，在本实施例中的磁场测量系统还包括积分滤波电路及数据存储单元，所述积分滤波电路对来自所述差分放大电路的信号进行波形变换。所述数据存储单元与所述积分滤波电路电连接，并对经所述积分滤波电路变换的所述磁强数据进行存储。

如上所述，本实施例的磁场测量系统包括反馈系统，使得整个磁强计的电路工作在闭环模式，闭环的工作模式能够稳定电路的工作状态和放大倍数，减小非线性失真，扩展频带。另外，增加反馈系统之后，磁强计的零点偏移量会大大减小，从而提高磁场测量的精确度。

另外，本实施例的反馈系统可以是设置在aichi磁场探头的激励线圈外部的反馈线圈，该设计不会破坏原aichi磁场探头的结构设计，并且设计简单，在不影响原aichi磁场探头的功能基础上增加反馈系统，提高了整个磁强计的工作性能。

实施例二

本实施例提供一种磁场测量方法，该方法采用实施例一所述的测量系统进行磁场测量。该方法包括：

将实施例一所述磁强计放置于磁场中，aichi磁场探头探测并输出所述磁场的磁场数据，同时将输出的所述磁场数据反馈回所述磁强计的输入端；

对输出的所述磁场数据进行处理。

在本实施例的优选实施例中，上述磁场测量方法中aichi磁场探头输出所述磁场的磁场数据之前，还包括：

对磁场数据进行解调，磁场测量系统的aichi磁场探头输出的信号是经外加磁场调制过的信号，因此，为了能够得到反映外加磁场变化的信号，就必须对输出的信号进行解调。在该优选实施例中，所述磁强计输出的磁场数据，例如电压信号，首先传送至该相敏解调电路，由相敏解调电路对该电压信号进行解调。

本实施例中解调的是调幅波，所以特称为检波。检波是振幅调制的逆过程。通常采用同步检波与二极管峰值包络检波两种调幅波解调方法。在更加优选的实施例中，采用同步检波的解调方法，同步检波是利用一个和调幅信号的载波同频同相的信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。这种方法能对任何调幅信号实现无失真解调。

然后，经上述相敏解调电路解调的输出数据，例如上述的电压信号，随后分别经差分放大电路和积分滤波电路进行放大及波形变换，得到放大的电压信号，该电压信号与磁强计的敏感轴向所施加的磁场呈正比。

如上所述，本发明的磁场测量系统及测量方法具有如下技术效果：

通过在aichi磁场探头中增加反馈系统，使得整个磁强计的电路工作在闭环模式，闭环模式将磁强计的输出数据作为补偿反馈至磁强计，使得磁强计的零点偏移量会大大减小，从而提高磁场测量的精确度。另外，闭环的工作模式还能够稳定电路的工作状态和放大倍数，减小非线性失真，扩展频带。

另外，本申请的反馈系统可以是设置在aichi磁场探头的激励线圈外部的反馈线圈，该设计不会破坏原aichi磁场探头的结构设计，并且设计简单，在不影响原aichi磁场探头的功能基础上增加反馈系统，提高了整个磁强计的工作性能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。