中文名称 | 磁通门传感器 | 应用3 | 微弱磁场测量 |
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应用1 | 地磁测量 | 应用2 | 包裹检查 |
磁通门传感器功能形式
1.封装形式
2.引出端功能
引脚号 | 符号 | 功能 | 引脚号 | 符号 | 功能 |
1 | RT1 | 时基电阻端1 | 12 | ZOUT | Z通道输出端 |
2 | RT2 | 时基电阻端2 | 13 | ZC | Z通道滤波电容端 |
3 | VTEMPP | 温度传感器输出 | 14 | YOUT | Y通道输出端 |
4 | DGND | 数字地 | 15 | VCC | 正电源 |
5 | XH | X通道输入高端 | 16 | YC | Y通道滤波电容端 |
6 | XL | X通道输入低端 | 17 | f1 | 10kHz方波检测端 |
7 | YH | Y通道输入高端 | 18 | XOUT | X通道输出端 |
8 | VEE | 负电源 | 19 | XC | X通道滤波电容端 |
9 | YL | Y通道输入低端 | 20 | VBIAS | 偏置电压设置端 |
10 | ZH | Z通道输入高端 | 21 | fo | 5kHz激励方波输出 |
11 | ZL | Z通道输入低端 | 22 | VDD | 5V 电源 |
磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。
例如HJ11867,HJ11867是磁通门传感器信号处理电路。该电路包括激励源电路、三路信号测量电路、偏置电压源和温度传感器等。其中三路信号测量电路分别由选频放大、相敏检波、积分环节、反馈环节和偏置电路等组成。采用二次谐波法测量环境磁感应强度。
磁通门传感器电原理图
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磁通门传感器典型应用
1.三轴一体磁通门单电源应用
2.三轴一体磁通门双电源应用
除非另有说明,VDD=+5V, Vcc=+15V,VEE=-15V,TA=+25℃。
参数名称 | 符号 | 测试条件 | 规范值 | 单位 | ||
最小值 | 典型值 | 最大值 | ||||
温度传感器(注1) | Vtemp | 3.0 | V | |||
温度传感器温度系数 | αVtem | TA=+25~200℃ | -10 | μV/℃ | ||
输出电压幅度 | Xout | ±13 | V | |||
TA=+25~200℃ | ±11 | |||||
Yout | ±13 | |||||
TA=+25~200℃ | ±11 | |||||
Zout | ±13 | |||||
TA=+25~200℃ | ±11 | |||||
输出纹波电压 | XVov | 外接低通滤波器R=10 kΩC= 4.7 μF | 20 | mVRMS | ||
YVov | 20 | |||||
ZVov | 20 | |||||
内设偏置电压 | VB | 0.5 Vcc | V | |||
电源电流(注:2) | IS | RL=∝ | 45 | 60 | mA |
注:
1.温度传感器需要用户建模修正。
2.Is电流主要是磁通门进入饱和态下激励线圈的电流。
与其他类型测磁仪器相比,磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。
HJ11867磁通门信号处理电路具有检测精度高、可靠性高、和稳定好、耐高温和易于调试等优点,已应用于磁通门导航系统、磁通门钻井和测斜等,实现地磁信号与电压信号的转换。
电源电压 ±18V 储存温度-55~200℃
引线焊接温度(10s) +300℃ 工作温度范围-55~200℃
耗散功率 1000mW
基于磁通门传感器的基本原理,提出了一种新颖的三维磁场的测量方法,通过探头的三维转动来测量弱磁场矢量在三个正交方向的大小,以此来得出合场强矢量。该种方法是基于软磁材料磁化非线性特性原理,通过多个电路模块进行数据收集以及处理来测量小于1 mT弱磁场。
磁通量传感器种类
磁通量传感器有闭合式磁通量传感器和开环式磁通量传感器
闭合式磁通量传感器利用钢索作为铁心而达到励磁效果。主要用于施工期实时监控及后期的长期监测。须在拉索安装的同时将传感器安装在拉索上,为套入式安装。
开环式磁通量传感器的结构为两半式,主要用于施工后期索力的长期监测,对施工无特殊要求,夹在拉索保护管处即可,安装及维护方便,没有施工期限的限制,但成本较高。
20世纪30年代初,出现了磁通门技术,它可以测定恒定和低频弱磁场,其基本原理是利用高磁导率、低矫顽力的软磁材料磁芯在激磁作用下,感应线圈出现随环境磁场而变的偶次谐波分量的电势特性,通过高性能的磁通门调理电路测量偶次谐波分量,从而测得环境磁场的大小。
利用磁通门传感器作为地磁测量部件的磁方位传感器,包括两个相互正交放置的具有环形磁芯和矩形印制板的探头、两块传感器电路板,支撑管及紧固件,输入输出接插件,通过支撑管及紧固件在两块传感器电路板之间平行安装一探头,通过锡焊方式将两块传感器电路板一端垂直焊接在另一探头印制板上,两块传感器电路板另一端通过焊接单排插针的方式连接。本实用新型去掉了专用于安装探头的结构架,传感器电路板与探头印制板互为支撑件,结构紧凑、连接可靠、体积小、重量轻、安装和使用方便,特别适用于对传感器性能和体积及重量均有较高要求的场合。
一、原理与构成
<图1 原理框图>
(零磁通检出)磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿,其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip,从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用,此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时,平衡受到破坏,霍尔器件有信号输出,即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出。经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。因此,从宏观上看,次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等。
二、电路实例——莱姆电流传感器
<图2 莱姆电流传感器电路实例>
<图3 爱默生ES2409型变频器电流检测电路实例>
传感器仅内含霍尔元件与副边线圈,差分放大器为外设后级电路。线圈输出电流(与UVW端输出电流成比例)经外接负载电阻,转化为电压信号经XK1端子,输送至主板电路。
三、故障检修
其工作模式为零磁通检出,当停机或空载状态,IP=0,Is=0,其输出端外接负载电阻上应无压降。即输出端直流电压值应为0V,动态时有交流电压信号输出,其直流电压值亦为0V。
上电报过流或输出短路故障,测信号输出端直流电压不为0V,故障在此。
又:因该类传感器对直流电流也能有检测电压输出,因而在传感器电路供电正常下,施加模拟的双向直流电流信号,检测输出端必有对称的正、负电压输出值。这为精准判断检测,带来了方便。
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