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小白需知的磁通门传感器技术术语

2020-04-21 14:49 作者:地球物理探索党  | 我要投稿


关于磁通门传感器有许多技术术语,这些术语一次性接触完还是比较困难,大多数都是在使用过程中遇见的,所有还有许多小白不太懂,这里我就一些比较常见的磁通门传感器术语解释一下,给小白们稍微科普一下~怕忘了的胖友们可以收藏起来随时看~

后期还将更新更多的技术性内容

若表述有误,还请指出~



1、对准误差

是指Z轴磁通门元件与传感器安装面之间的对准误差。z轴磁通门元件通常与传感器的长轴对齐。

2、模拟输出

是指传感器输出的电压范围。代表测量的磁场强度。传感器输出信号是 模拟信号(analog),不是数字信号(digital)。模拟信号 常常要接 模数转换器(ADC),但是也不绝对,例如,如果磁场测量结果要控制一个电流源的电流大小,那可能直接引用 模拟信号就很方便,无需数字化(无需ADC)。

模拟单端信号,指信号电压是信号线相对于信号地(Gnd)的电压;模拟差分信号,信号 和 参考 是成对引出的,参考并不连接信号地,这二者合称差分线对。如果二者的对地电压共同叠加了相同的干扰,二者的差并不改变,从而有效克服了所谓的‘共模’干扰。差分信号抗干扰性好,代价是,相对单端信号 多用了一倍的导线。

3、带宽和频率响应

带宽和频率响应参数与传感器提供磁场强度读数的频率范围相对应。频率响应是传感器输出的振幅等于所测量的磁场振幅的频率范围(±5%)。磁通门传感器是测量磁感应强度 B 的,理想情况下,传感器输出信号电压 V,跟被测量 B 有固定的比率关系。实际上,二者的比率 A=V/B,却不那么固定,跟 B 的变化频率相关。B 的频率很高时,这个比率就会降到很低,甚至趋于0。记A的最大值为 Am,f表示频率,当f逐渐升高,A=V/B逐渐下降到 0.707倍Am,这个频率点f,就叫作 -3分贝频带宽,简称 带宽。(磁通门具有低通特性,所以频带低限以0计)。

4、电流消耗

设备在额定供电电压下,正常工作时,消耗的电流。但Grad-13,就不能用电流消耗来表示,它大致是恒功率设备,25V时 电流约0.12A,12V时是0.24A 。这是因为它内部有 电源转换,能适应宽范围的供电电压,同时保持功率大致不变。

5、频率响应

如果被测量 B,是正弦波,频率是f,视为激励。传感器输出电压 V 也是正弦波,总是同频率,视为 激励的响应。二者的幅度的比值A,是频率 f 的函数,记为 A(f),称为‘幅频特性’ 。二者的 相位差 P,也是f的函数,记为 P(f),称为‘相频特性’ ,两个特性 合称为 传感器的频率响应。

6、磁滞

如果传感器受到的磁场大于全量程范围,则磁芯材料的磁化可能会永久改变。会导致改变偏移量。

7、线性误差

传感器信号V,跟被测量B,二者有不严格的线性关系,二者的比率A,应当跟 B的大小无关,正如直线的斜率 跟x值无关。实际上却有点关系,这个对 线性关系的偏离量,称为线性误差。

8、测量本底噪声

如果被测磁场是真正恒定幅度的纯的1Hz信号,传感器输出信号也应该是等幅的纯1Hz交流信号。实际上输出信号包含了较小的噪声,这个噪声完全来自测量设备,没有激励信号 B 的贡献,这个噪声称为本底噪声。如果激励信号B也有噪声,会叠加在本底噪声上,出现在传感器输出信号里。这里用1Hz激励为条件,因为这是 磁通量传感器最佳测量条件。

9、测量范围

传感器能够精确测量的最大磁场强度。指传感器测量精度符合设计的前提下,被测量 B 的幅度范围。超过这个范围,测量精度不能保证。

10、零场偏差

外磁场为0,本应该有 传感器输出信号扣除噪声,平均值应该为 0,实际不为0,这平均值误差,称为零场误差。

11、误差温度系数

是指给定温度变化时偏移量的变化。

12、正交误差

3个传感器的参考轴,本应该是严格正交的(互相垂直)。实际会有一定的组装误差,这个参考轴夹角,对90度的偏离量,称为正交误差。

13、输出阻抗

顾名思义。传感器信号的接收器件,或者后级的输入阻抗, 必须远大于传感器输出阻抗,否则引入阻抗失配的误差。和串联电阻分压的道理类似,只是这里的阻抗通常是复阻抗,要计及寄生电容和寄生电感,而这两者很难精确知道,所以分压比不能精确计算。如果输入阻抗比输出阻抗大得多,可以避免这种不精密的估计。

14、极性

当指向磁北时,传感器将测量一个正的磁场强度值。

15、电源抑制比

理想的传感器,不受供电电压 Vdd 影响。实际上会影响。被测量B不变,电源电压改变 ΔVdd,输出信号 V 会有小的改变 ΔV 。这两个改变量的比值,称为电源抑制比,因为传感器已经尽量不受影响了,所以称为抑制比。这个比值通常用分贝单位表示。

16、标度和标度误差

传感器的电压输出与被测场线性相关。标度(mV/uT)是一个比例常数。标度误差是指在特点的场强下真实磁场和测量磁场之间的误差,表示理想的标度(满量程/最大输出)和测量测量标度之间的误差。

17、标度温度系数/标度误差

是指个与温度有关的标度误差。因此,当温度变化时,它会按照标度温度系数而变化。

18、单传感器轴和体对齐

是指单传感器磁通门元件与陶瓷圆柱壳体之间的对准误差。只适用于独立的传感器。

19、启动时间

是指传感器在接通电源后开始工作所花费的时间。参见预热时间。

20、预热时间

是指传感器实现其性能指标所需的时间。实现标度性能的时间比实现噪声性能的时间短。参见启动时间。

21、激发穿透/激励频率

是指磁通门激励频率在传感器信号输出端输出的信号量。激励频率是传感器最大带宽的几倍。为了获得最佳的性能,这个激励信号需要过滤掉(模拟或数字式)。


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