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宽频带感应式磁传感器放大技术研究

【摘要】:感应式磁传感器是频率域电磁勘探中应用最广泛的磁场接收器,具有轻便灵活、探测范围广、效率高、成本低、分辨率高的特点,既可用来监测地质表层的水质环境,又可用来探测地质深部的矿产资源,应用前景非常广阔。根据趋肤效应原理,频率与趋肤深度直接相关,不同的频率对应不同的探测深度,所以,要想覆盖尽可能广泛的探测深度,需要感应式磁传感器具有尽可能宽的频带范围。国内研制的磁传感器频带范围较窄,灵敏度、分辨率较低,探测深度有限,主要靠进口国外研制的高性能磁传感器,而国外高性能磁传感器价格都比较昂贵,而且有些产品对我国出口限制,严重制约了我国电磁勘探工作的进展。感应式磁传感器分为感应线圈和后级补偿放大电路。本文主要从感应式磁传感器的补偿放大电路角度研究分析,根据感应线圈输出信号的特点,提出后级补偿放大电路的设计方案:将补偿放大电路分为高频放大电路和低频放大电路,根据所测频率的不同,通过上位机控制高低频放大电路的切换;高频放大电路采用磁流通负反馈结构,解决了感应线圈输出相频特性在谐振频率处发生突变的问题,扩展可用高频频带范围;低频放大电路采用分离器件搭建的斩波放大电路,有效抑制低频噪声,提高低频灵敏度;最后将高频放大电路和低频放大电路联合调试,使磁传感器的输出特性在高频段和低频段具有较好的衔接性。通过本文的研究,最终完成了具有宽频带、高灵敏度、低噪声、高分辨率的感应式磁传感器的研制。通过多次野外试验,验证所设计的感应式磁传感器的成功性,并与德国MFS06传感器进行了对比,自行研制的磁传感器指标均已达到MFS06传感器的性能指标,说明自行研制的磁传感器达到国际水平。 本文的研究是在国家自然科学基金项目《磁反馈式宽频带传感器技术研究》资助下进行的,研制一款具有宽频带、高灵敏度、高分辨率、低噪声性能的磁传感器,弥补国内宽频带磁传感器研究的空白,为同类传感器研究提供借鉴,推进国内磁传感器研究的发展。

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