一種低頻段磁傳感器本底噪聲測量方法技術

本發明專利技術涉及一種低頻段磁傳感器本底噪聲測量方法，適用于在野外環境下，或在大型的屏蔽室內測量低頻段磁傳感器的本底噪聲。分別調整兩根磁傳感器的幅頻和相頻響應特性為一致，兩傳感器距離2~2.5米水平平行放置，兩端平齊，傳感器感應到同樣的自然水平場信號，屬于相關信號，通過差分方法可去掉自然場信號，而兩根傳感器的本底噪聲是不相關的隨機信號，差分后的信號能量為兩根傳感器的噪聲能量之和。計算差分后信號的平均功率譜，平均功率譜除以2并開方，依據磁傳感器的輸出靈敏度換算出單根傳感器的本底噪聲。本發明專利技術可準確測得低頻段磁傳感器在響應帶寬內的本底噪聲，相比理論分析方法，能更加準確地反映磁傳感器的實際噪聲水平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種磁傳感器噪聲測量方法，尤其是涉及，適用于在野外環境下，或在大型的屏蔽室內測量低頻段磁傳感器的本底噪聲。
技術介紹
放大電路中存在多種噪聲，主要有三種，即熱噪聲、l/f噪聲和散粒噪聲，在設計低頻段磁傳感器時，低頻放大器中l/f噪聲尤為明顯，以及磁傳感器的感應線圈、磁芯等都會引入噪聲。為保證低頻段磁傳感器的使用性能，要求傳感器本底噪聲盡量的低，其本底噪聲要比感應到的自然電磁場信號低20dB甚至更多。但在一般的自然環境下，由于工頻等人文噪聲以及由雷電福射出低頻電磁噪聲的存在，磁傳感器響應到的低頻段自然電磁場信號要比本底噪聲高得多，一般的方法難以測出傳感器的本底噪聲。 現有磁傳感器本底噪聲分析方法，是根據傳感器的設計結構和原理，通過理論分析各設計模塊的噪聲，如傳感器感應線圈的熱噪聲、磁芯損耗噪聲、前置放大器的噪聲等，從而獲得整個磁傳感器的噪聲情況。但通過理論分析獲得的磁傳感器背景噪聲準確性較差，一般比實際噪聲小，不能準確判別磁傳感器的性能。
技術實現思路
本專利技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的 ，其特征在于，包括以下步驟 一致性調整步驟將一號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致；將二號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致； 本底噪聲差分測量步驟將一號、二號磁傳感器水平平行放置后通過一號、二號磁傳感器的輸出數據得到一號、二號磁傳感器的差分輸出，得到傳感器的本底噪聲數據；并計算噪聲的平均功率譜，并通過噪聲的平均功率譜中得到的電壓譜數據換算出磁傳感器本底噪聲。本專利技術采用將兩根磁傳感器水平平行放置，兩端平齊，當傳感器響應特性一致時，傳感器感應到同樣的自然水平場信號，屬于相關信號，通過差分方法可去掉自然場信號，而兩根傳感器的本底噪聲是不相關的隨機信號，差分后的信號能量為兩根傳感器的噪聲能量之和。通過matlab驗證如下，兩個(0，I)正態分布隨機信號分別為 a=randn(I, 10000) ； b=randn(I, 10000)； a+b和a-b的標準方差都約等于,噪聲能量為a、b兩隨機噪聲分量之和。因此，通過輸出信號的差分可將兩根磁傳感器感應到的自然場信號去除，差分后的信號為兩傳感器的噪聲能量之和。在上述的，所述的一致性調整步驟具體包括以下子步驟 步驟2. 1，將一號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，動態信號分析儀I向均勻磁場產生裝置輸出強度固定、頻率不同的掃頻信號，一號磁傳感器感應均勻磁場后的輸出信號接入動態信號分析儀I輸入端，動態信號分析儀I顯示一號磁傳感器的幅頻響應曲線；調整一號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的幅頻響應曲線與設計目標曲線一致； 步驟2. 2，動態信號分析儀I向均勻磁場產生裝置輸出相同相位的掃頻信號，一號磁傳感器響應均勻磁場后的輸出信號送入動態信號分析儀I輸入端，使用動態信號分析儀I的差分功能，將一號磁傳感器輸出信號與動態信號分析儀I輸出給均勻磁場產生裝置的掃頻信號差分，動態信號分析儀I顯示一號磁傳感器的相頻響應曲線；調整一號磁傳感器中前·放電路板的電路參數，使磁傳感器的相頻響應曲線與設計目標曲線一致； 步驟2. 3，將二號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，動態信號分析儀I向均勻磁場產生裝置輸出強度固定、頻率不同的掃頻信號，二號磁傳感器感應均勻磁場后的輸出信號接入動態信號分析儀I輸入端，動態信號分析儀I顯示二號磁傳感器的幅頻響應曲線；調整二號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的幅頻響應曲線與設計目標曲線一致； 步驟2. 4，動態信號分析儀I向均勻磁場產生裝置輸出相同相位的掃頻信號，二號磁傳感器響應均勻磁場后的輸出信號送入動態信號分析儀I輸入端，使用動態信號分析儀I的差分功能，將二號磁傳感器輸出信號與動態信號分析儀I輸出給均勻磁場產生裝置的掃頻信號差分，動態信號分析儀I顯示二號磁傳感器的相頻響應曲線；調整二號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的相頻響應曲線與設計目標曲線一致。在上述的，所述具體包括以下子步驟 步驟3. 1，將一號、二號磁傳感器水平平行放置，兩傳感器距離為2 2. 5米，記錄一號、二號磁傳感器的輸出數據分別為Hx (n)、Hy (η),得到一號、二號磁傳感器的差分輸出C(n)=Hx (η) — Hy (η) ；η表示一號、二號磁傳感器輸出數據的點數； 步驟3. 2，計算噪聲的平均功率譜將差分數據C(n)分段求功率譜密度，η點的有限長序列C (η)，分成L段數據，分別計算每一段數據的瞬時功率譜P(f)，求出所有L段數據功率譜的平均值PmCD，即權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 一致性調整步驟將一號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致；將二號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致； 本底噪聲差分測量步驟將一號、二號磁傳感器水平平行放置后通過一號、二號磁傳感器的輸出數據得到一號、二號磁傳感器的差分輸出，得到傳感器的本底噪聲數據；并計算噪聲的平均功率譜，并通過噪聲的平均功率譜中得到的電壓譜數據換算出磁傳感器本底噪聲。2.根據權利要求I所述的，其特征在于，所述的一致性調整步驟具體包括以下子步驟 步驟2. 1，將一號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，動態信號分析儀向均勻磁場產生裝置輸出強度固定、頻率不同的掃頻信號，一號磁傳感器感應均勻磁場后的輸出信號接入動態信號分析儀輸入端，動態信號分析儀顯示一號磁傳感器的幅頻響應曲線；調整一號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的幅頻響應曲線與設計目標曲線一致；步驟2. 2，動態信號分析儀向均勻磁場產生裝置輸出相同相位的掃頻信號，一號磁傳感器響應均勻磁場后的輸出信號送入動態信號分析儀輸入端，使用動態信號分析儀的差分功能，將一號磁傳感器輸出信號與動態信號分析儀輸出給均勻磁場產生裝置的掃頻信號差分，動態信號分析儀顯示一號磁傳感器的相頻響應曲線；調整一號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的相頻響應曲線與設計目標曲線一致； 步驟2. 3，將二號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，動態信號分析儀向均勻磁場產生裝置輸出強度固定、頻率不同的掃頻信號，二號磁傳感器感應均勻磁場后的輸出信號接入動態信號分析儀輸入端，動態信號分析儀顯示二號磁傳感器的幅頻響應曲線；調整二號磁傳感器中前放電路板的電路參數，使磁傳感器的幅頻響應曲線與設計目標曲線一致；步驟2. 4，動態信號分析儀向均勻磁場產生裝置輸出相同相位的掃頻信號，二號磁傳感器響應均勻磁場后的輸出信號送入動態信號分析儀輸入端，使用動態信號分析儀的差分功能，將二號磁傳感器輸出信號與動態信號分析儀輸出給均勻磁場產生裝置的掃頻信號差分，動態信號分析本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低頻段磁傳感器本底噪聲測量方法，其特征在于，包括以下步驟：一致性調整步驟：將一號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致；將二號磁傳感器放置于均勻磁場產生裝置中，并通過向均勻磁場產生裝置依次輸入強度固定、頻率不同以及相同相位的掃頻信號，并調整磁傳感器的幅頻響應曲線使其與設計目標曲線一致；本底噪聲差分測量步驟：將一號、二號磁傳感器水平平行放置后通過一號、二號磁傳感器的輸出數據得到一號、二號磁傳感器的差分輸出，得到傳感器的本底噪聲數據；并計算噪聲的平均功率譜，并通過噪聲的平均功率譜中得到的電壓譜數據換算出磁傳感器本底噪聲。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張楊勇，李文彬，劉小林，范育兵，周志宇，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七二二研究所，
類型：發明
國別省市：