磁通负反馈空心线圈传感器特性和噪声研究

时间域空地电磁系统可以实现大深度探测,能够探测金属沉积矿床和地热储层,其接收装置常采用空心线圈传感器,传感器的匹配方式是输出端并联阻尼电阻,该电阻可以有效地抑制线圈的时域振荡,但是增加了传感器的噪声。研制了一种基于磁通负反馈机制的低噪声、大面积空地接收线圈传感器,通过理论分析给出了该方法的实现原理,建立了传统匹配方式和基于磁通负反馈方式的线圈等效模型,并深入分析了2种模型下传感器的幅频特性、带宽及影响空心线圈传感器信噪比的各噪声源,给出了2种方式下使传感器处于临界阻尼状态时系统噪声的仿真结果,将两者在相同带宽下的噪声有效值指标进行对比,证明了基于磁通负反馈方式的接收线圈能够达到与传统方式接收线圈一致的性能。噪声方面,在相同的线圈结构、温度不变(27℃)、频率范围为3 dB带宽的情况下,相比传统方式信噪比提高了10.6 dB。最后,采用小线圈传感器等效模型在野外进行了噪声测量,验证了理论的正确性。

基于磁通负反馈的低噪声宽频带感应式磁传感器设计

感应式磁传感器(IMS)是频率域电磁法(FEM)中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成。为了增加IMS探测深度和微弱磁场信号的能力,基于磁通负反馈技术,获得其在低频段平坦的灵敏度曲线,拓宽了其观测频带。采用斩波前置放大技术,降低了1/f噪声对IMS的影响,对IMS的输出噪声进行了压制。通过在屏蔽室内对所研制的IMS性能进行测试,结果表明:其频带范围为0.001Hz^10kHz,输入噪声为3nV/Hz^(1/2),较3D-3磁传感器等效输入噪声提高了10.04dB,为其在实际项目应用提供了可靠的性能保障。

一种SLF/ULF频段基于磁通负反馈的钻孔电磁波接收天线

当前国内外钻孔电磁波CT有基于电偶极子模型的电天线系统和基于磁偶极子模型的磁天线系统。由于电天线需要满足天线准则(波长的1/4或者1/2)因而长度较长,当电天线模型传播距离与尺度可比时,由于近场的强非线性以及方向性会受到结构影响因而电偶极子模型等效性差。基于磁天线的CT仪器电磁波此时由于频率结构的特点,磁偶极子模型等效性好。在某国家重大专项中根据实际要求采用基于磁偶极子模型技术的钻孔电磁波CT系统,该系统要求天线接收交变磁场,频段为30 Hz~3000 Hz (SLF/ULF),通带内灵敏度应是坦平状。本文采用磁通负反馈技术结合噪声匹配分析等方法,对接收天线进行了理论分析和设计,制作了相应的天线样机,经实验室刻度和现场测试天线各项指标满足项目要求。

基于磁负反馈及斩波放大的地震电磁扰动感应式磁传感器的研制

根据地震电磁扰动的监测需求,研制一种感应式磁传感器.在结构设计上,提出磁通反馈与电路反馈相结合的双反馈方法以消除谐振频率对工作频带的限制;根据斩波放大原理,在信号调理电路中将信号与噪声分离进而滤除噪声,设计感应式磁传感器.测试结果表明,研制的磁传感器满足地震监测的性能要求.

基于斩波技术的低噪声前置放大器研究

磁传感器(IMS)是频率域电磁法(FEM)中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成。为了增加IMS探测深度和微弱磁场信号的能力,基于磁通负反馈技术,获得了低频段平坦的灵敏度曲线,拓宽了观测频带。采用斩波前置放大技术,降低了1/f噪声对IMS的影响,对IMS的输出噪声进行了压制。通过在屏蔽室内对所研制的IMS性能进行测试,表明其频带范围为0.001 Hz~10 kHz,输入噪声为2 nV/Hz^(1/2),为实际项目应用提供了可靠的性能保障。

音频大地电磁磁场传感器的研制

感应式磁场传感器一直是我国电磁法仪器发展的瓶颈,国外大地电磁法中测量大地磁场主要采用感应式磁场传感器。为此,根据音频大地电磁场源的特点,从感应式磁场传感器的基本原理出发,设计传感器的磁芯和线圈绕组结构以及线圈的谐振频率;另外,采用了磁通负反馈技术和频率补偿的方法,扩展了传感器的频带,得到了在1 Hz～9.8 kHz频带范围内平坦度为±1.5 dB的灵敏度曲线,满足音频大地电磁探测的需要。