一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法

本发明涉及传感器，具体为一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法。

背景技术：

1、闭环磁力计是用于对较宽范围磁场进行测量的仪器装置，其具有测量磁场范围宽和线性度好的优点。为了准确获取闭环磁力计中信号调理电路的噪声，进而优化信号调理电路和提高闭环磁力计分辨力，对闭环磁力计中信号调理电路进行噪声建模是必不可少的。

2、申请号为202010228244.0的名称为测量磁通门传感器中的探头噪声的方法的发明专利，公开了一种不依赖于具体传感器电路的磁通门探头闭环噪声评估方法。该发明专利通过将磁通门传感器整机灵敏度a与探头开环灵敏度ao的比值与修正后的探头噪声sr(w)相乘，得到磁通门探头闭环噪声评估数据。该发明专利没有将磁通门探头在开环和闭环状态下的实际测试的噪声频谱进行对比，从而导致其评估数据可信度不高。同时，该发明专利中涉及的信号处理电路的输出信号经反馈电路作用于探头；同理，信号处理电路的噪声也会经反馈电路作用于探头。因此，在考虑磁通门传感器探头的闭环噪声时，必须要考虑信号处理电路的噪声。

3、目前暂无与本发明一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法类似的专利及文献。

技术实现思路

1、针对目前不对闭环磁力计中信号调理电路进行噪声建模导致无法有效优化信号调理电路、提高闭环磁力计分辨力的问题，本发明提供了一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，为优化闭环磁力计中信号调理电路，进而提高闭环磁力计分辨力提供了有效依据，且测试流程较为简单，便于实际测量中使用。

2、为了解决以上问题，本发明采用以下方法：

3、一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，包括如下步骤：

4、第一步：使用噪声测试系统采集正常供电时闭环磁力计中磁电阻传感芯片输出端的时域噪声信号；

5、第二步：对第一步中采集的时域噪声信号进行快速傅里叶变换，得到噪声电压频谱；

6、第三步：对第二步中500hz频段内噪声电压频谱作异形拟合，得到拟合函数，并将拟合函数平方；

7、第四步：对闭环磁力计中磁电阻传感芯片供电电源保持供电，对闭环磁力计中信号调理电路供电电源断电，使用噪声测试系统采集磁电阻传感芯片输出端的时域噪声信号；

8、第五步：对第四步中采集的时域噪声信号进行快速傅里叶变换，得到噪声电压频谱；

9、第六步：对第五步中500hz频段内的噪声电压频谱作异形拟合，得到拟合函数，并将拟合函数平方；

10、第七步：将第三步中拟合函数的平方减去第六步中拟合函数的平方，得到闭环磁力计中信号调理电路的低频噪声模型。

11、进一步地，所述闭环磁力计由磁电阻传感芯片、信号调理电路、磁电阻传感芯片供电电源和信号调理电路供电电源构成，所述磁电阻传感芯片与磁电阻传感芯片供电电源电连接，信号调理电路与信号调理电路供电电源电连接。

12、进一步地，所述第一步和第四步中，所述采集时，被测磁场为-10-10oe。

13、进一步地，所述被测磁场为0oe。

14、进一步地，所述信号调理电路包括仪表放大器、电压跟随器、电压电流转换器和平面螺旋反馈线圈。所述仪表放大器、电压跟随器、电压电流转换器和平面螺旋反馈线圈依次通过电连接。

15、进一步地，所述噪声测试系统包括台式低噪声放大器、数据采集卡和上位机。所述台式低噪声放大器、数据采集卡和上位机通过电连接。

16、进一步地，所述上位机中集成有labview和matlab软件，labview用于对噪声测试系统进行控制，matlab用于对采集的噪声数据进行快速傅里叶变换和频谱分析。

17、进一步地，所述噪声测试系统中台式低噪声放大器的输入信号耦合方式设置为交流耦合。

18、进一步地，磁电阻传感芯片选用具有惠斯通电桥结构的巨磁电阻传感芯片或隧道结磁电阻传感芯片。

19、本发明提出了一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法。该方法基于两种供电状态下闭环磁力计中磁电阻传感芯片输出端的噪声频谱，通过将两次噪声电压频谱的拟合函数的平方相减，从而获取闭环磁力计中信号调理电路的低频噪声模型，为优化闭环磁力计中信号调理电路，进而提高闭环磁力计分辨力提供了有效依据；并且，得到的测试流程较为简单，便于实际测量中使用

技术特征：

1.一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述闭环磁力计由磁电阻传感芯片、信号调理电路、磁电阻传感芯片供电电源和信号调理电路供电电源构成，所述磁电阻传感芯片与磁电阻传感芯片供电电源电连接，信号调理电路与信号调理电路供电电源电连接。

3.根据权利要求1所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述第一步和第四步中，所述采集时，被测磁场范围为-10-+10oe。

4.根据权利要求3所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述被测磁场为0oe。

5.根据权利要求1所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述信号调理电路包括仪表放大器、电压跟随器、电压电流转换器和平面螺旋反馈线圈，所述仪表放大器、电压跟随器、电压电流转换器和平面螺旋反馈线圈依次通过电连接。

6.根据权利要求1所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述噪声测试系统包括台式低噪声放大器、数据采集卡和上位机，所述台式低噪声放大器、数据采集卡和上位机通过电连接。

7.根据权利要求6所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述上位机中集成有labview和matlab软件，labview用于对噪声测试系统进行控制，matlab用于对采集的噪声数据进行快速傅里叶变换和频谱分析。

8.根据权利要求6所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述噪声测试系统中台式低噪声放大器的输入信号耦合方式设置为交流耦合。

9.如权利要求1所述的一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，其特征在于：所述的磁电阻传感芯片选用具有惠斯通电桥结构的巨磁电阻传感芯片或隧道结磁电阻传感芯片。

技术总结
本发明涉及传感器技术领域，具体为一种获取闭环磁力计中信号调理电路低频噪声模型的方法，该方法通过对两种供电状态下闭环磁力计中磁电阻传感芯片输出端的噪声频谱进行异形拟合，通过将两次噪声电压频谱的拟合函数的平方相减，从而获取闭环磁力计中信号调理电路的低频噪声模型，为优化闭环磁力计中信号调理电路，进而提高闭环磁力计分辨力提供了有效依据；并且，得到的测试流程较为简单，便于实际测量中使用。

技术研发人员：窦爱玉,袁丽丽,王珏
受保护的技术使用者：南京师范大学泰州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16