时间差磁通门传感器低噪声技术研究

这是一篇关于时间差磁通门传感器低噪声技术研究的思维导图，主要内容有摘要、绪论、时间差型磁通门传感器模型研究与组成结构。

时间差磁通门传感器低噪声技术研究

• 摘要
  • 磁通门概念
  • 时间差磁通门传感器原理
  • 文章中心
    • 降低其噪声水平
    • 提高测量精度和稳定性
  • 开展研究
    • 激励波形选取
      • 梯形波磁场激励时间差型磁通门传感器
    • 磁芯噪声建模
      • 反正切磁滞回线的巴克豪森噪声模型
    • 时间差读取及处理
      • 时间差读取技术、便系数判别等权端点平滑的时间差处理算法
    • 传感器系统设计
  • 提出
    • 梯形波磁场激励磁通门传感器
    • 基于动态磁导率反正切磁滞回线的巴克豪森噪声模型
    • 负磁饱和时间读取技术
    • 基于便系数判别等权端点平滑的时间差处理算法
  • 主要研究工作
    • 敏感单元磁芯
      • 双稳态特性
      • 磁滞特性
      • 探究时间差磁通门检测原理
      • 正弦波激励
        • 输出非线性关系复杂
      • 三角波激励
        • 输出时间差不稳定问题
    • 磁芯产生巴克豪森噪声
      • 高频随机噪声
      • 条件：周期性交变激励磁场
      • 分析：该噪声与磁芯动态磁导率之间的关系
      • 构建：基于动态磁导率反正切磁滞回线的巴克豪森噪声模型，进行仿真分析
      • 通过采用小波阈值法的噪声分离方法
      • 结论：该噪声会影响时间差读取，是制约时间差稳定性提高的主要因素
    • 感应信号噪声对双向饱和时间差读取技术的影响
      • 基础：磁芯变化状态与被测磁场的关系
      • 提出：利用激励信号过零点时刻为已知参考点，读取磁芯达到负饱和状态的时间来测量被测磁场的NMST读取技术
      • 建立：该读取技术的输出模型
      • 研究：输出特性
    • 随机干扰产生的时间差波动问题
      • 开展时间差处理算法的研究
      • 提出：将便系数拉依达准则和等权端点平滑处理相联合的便系数判别-等权端点平滑的时间差处理算法
      • 应用于NMST读取技术中
      • 优点：该算法有效降低随机干扰引起的时间差波动，适于时间差型磁通门传感器对磁场的实时测量
    • 时间差型磁通门传感器低噪声研制及性能测试
      • 对降低传感器噪声水平，提高测量精度及稳定性有重要价值
      • 传感器
        • 敏感单元
          • 研究磁芯材料选取、性能比较、尺寸设计、绕组方式
        • 检测电路
          • 对时间差型磁通门传感器进行低噪声设计，对其实验样机进行性能测试
          • 设计激励信号发生模块、感应信号处理模块、时间差读取及处理模块
          • 测试传感器实验样机的主要性能指标
• 绪论
  • 研究背景
    • 磁现象与人们生活密切相关
  • 传感器类型
    • 磁标量传感器
      • 霍尔磁传感器
      • 磁光传感器
      • 光泵磁力仪
      • 核旋进式磁力仪
    • 磁矢量传感器
      • 感应式磁传感器
        • 感应式空心线圈磁传感器
        • 磁芯式感应磁传感器
        • 是否存在磁芯
      • 超导磁力仪
        • 基于磁通量子化及Josephson效应，利用弱耦合超导体中超导电流与被测磁场之间的关系进行磁场测量。
      • 巨磁阻抗传感器
        • 非晶材料的交流阻抗随被测磁场变化而发生明显改变现象
      • 磁通门传感器
        • 基于磁调制与磁饱和原理，在周期性交变激励磁场的作用下，磁通门传感器的敏感单元磁芯达到周期性过饱和状态。
    • 研究现状
      • 磁通门传感器是利用周期性交变磁场对软磁材料磁芯进行激励，使其达到双向过饱和状态，由于被测磁场的存在磁芯的饱和深度产生变化，通过磁芯的磁通量发生变化，感应电压将出现含有被测磁场信息的物理量，利用对感应电压等相关物理量的检测，达到测量磁场的目的。
      • 磁通门传感器类型
        • 幅度型磁通门传感器
          • 利用敏感单元输出感应信号的偶次谐波经过检测电路处理，提取被测磁场的相关信息进行测量
        • 时间差型磁通门传感器
      • 磁通门传感器微型化
        • 根据基片材料不同分为三种
          • 利用PCB技术制作磁通门传感器
          • 利用非半导体衬底制作磁通门传感器（矾）
          • 利用半导体材料衬底制作磁通门传感器（硅）
      • 主要问题及研究意义
        • 提高时间差型磁通门传感器的整体性能
          • 激励波形选取
          • 敏感单元噪声
          • 时间差读取技术
          • 随机干扰产生时间差波动问题
• 时间差型磁通门传感器模型研究与组成结构
  • 工作机理
    • 敏感单元磁芯双稳态特性
      • 特点：高磁导率、低矫顽力、易饱和、磁状态易改变
      • 外界温度<=居里温度Tc时，软磁材料磁芯具有双稳态结构
      • 在周期性交变磁场激励下，磁芯的磁化状态在正负饱和之间往返，同时，势阱也随之转换
      • 磁滞回线与双势阱函数关系U（x）表示磁芯双势阱函数，x（t）表示磁化函数，磁芯的饱和状态分别对应于双势阱函数的两个稳态点
    • 敏感单元磁芯磁滞特性