基于随机共振理论的磁通门传感器研究

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磁场探测在国防建设、科学研究、工业生产以及日常生活等领域都有广泛应用。在众多的磁测技术中,应用磁通门对弱磁场进行测量是现有众多弱磁测量方法中重要的一种方法。磁通门磁场测量方法的价值在于两点,一是要有足够高的灵敏度,能对微小磁场做高分辨率检测;二是检测方案要足够简单且低功耗,能够微型化以至于可以在卫星、导弹等关键设备上运行。影响磁通门传感器精度的关键因素在于噪声,它们主要来自环境背景噪声、传感器探头本身的噪声以及后续检测电路产生的噪声。当待测磁场的变化较小时,这种微小变化就会被噪声淹没而检测不到。如何处理好噪声问题,同时又能在技术上简单方便的实现,是实现磁通门磁场测量的应用所面临的待解决的关键问题。本文在阅读了大量国内外磁通门传感器的相关文献资料后,进一步探讨了磁通门的原理和国内外的相关研究进展;在此基础上,基于随机共振理论,建立了基于噪声驱动的磁通门理论模型,并用MATLAB软件对其输出输入的关系特性进行仿真分析;其次,为进一步提高磁通门传感器的精度,针对单个磁通门传感器研究过程中存在的问题,对阵列形式的磁通门传感器进行简单的理论模型研究,对磁通门传感器的研究进行一个补充说明;最后通过制作简单的磁通门传感器,以计算机为核心设计及研制磁通传感器检测外界磁场的实验装置。通过实验分析,得到本文设计的简单的磁通门传感器的动态范围可达到±100uT,在某个特定磁场情况下灵敏度为0.02019s/uT。解决了磁通门传感器在测量磁场过程中因噪声的存在难以提高测量精度的问题,为磁通门传感器的测量提供了一种新的方法。
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