【摘 要】
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频域电磁法（FDEM）是大地资源勘探的重要手段之一,探测磁场频率从0.1m Hz到数百k Hz不等,在磁异常检测应用中,通常磁异常值非常的小,范围为f T至数百n T,因此对磁传感器的工作频率和检测精度就提出了较高的要求。本论文提出了一种基于磁通门和TMR的混合宽带磁传感器,旨在解决目前多数低噪声磁传感器工作频带不高的问题,以满足磁场测量的多用途需求。磁通门传感器低频噪声小,但工作频率不高。TMR
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频域电磁法（FDEM）是大地资源勘探的重要手段之一,探测磁场频率从0.1m Hz到数百k Hz不等,在磁异常检测应用中,通常磁异常值非常的小,范围为f T至数百n T,因此对磁传感器的工作频率和检测精度就提出了较高的要求。本论文提出了一种基于磁通门和TMR的混合宽带磁传感器,旨在解决目前多数低噪声磁传感器工作频带不高的问题,以满足磁场测量的多用途需求。磁通门传感器低频噪声小,但工作频率不高。TMR传感器功耗低,工作频率高,但低频噪声大。本论文利用磁通门传感器和TMR传感器这种在工作频带和噪声特性上“互补”的特点,根据互补滤波数据融合的思路,在对磁通门和TMR分别进行低通和高通滤波后,在FPGA平台上通过数字滤波加比较判断的数据融合方式将两种传感器的输出在频带上进行“拼接”,实现两种磁传感器的数据融合,从而达到了磁传感器工作频率的拓展目的,并通过Simulink仿真工具对磁通门和TMR数据融合方法的可行性进行了仿真,验证了数据融合方法的可行性。论文分析与设计了磁通门和TMR磁传感器硬件电路以及混合磁传感器的关键模块,包括:ADC、DAC、FPGA等硬件电路,完成了混合传感器的样机制作,并通过实验室现有的仪器设备搭建了混合传感器测试平台,对混合传感器样机进行测试和评估,包括功能模块的验证,磁通门、TMR及混合传感器灵敏度的标定,噪声以及传感器频率响应的测试。测试结果表明制作的混合磁传感器样机本底噪声峰峰值为0.8n T,灵敏度为0.113m V/n T,磁场测量范围±0.8Gs,工作频率从DC到10k Hz,从而拓展了现有磁传感器频带范围,解决了磁通门工作频率不高的问题,验证了上述方法的可行性。
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