● 摘要
磁通门方位传感器是基于磁通门原理的一种可以检测地球磁场从而确定方位的传感器。磁通门方位传感器具有分辨力高、体积小、结构简单、反应快、可靠性高等特点。磁通门原理完全服从法拉第电磁感应定律。在软磁磁芯上缠绕上激磁线圈和感应线圈即可形成一个磁通门探头，将该探头置于一个弱磁场中，对激磁线圈施加一个具有一定频率的信号，检测线圈将随磁通量的变化而被调制，并产生感应电势。 该探头能将环境磁场调制成偶次谐波的感应电势，这种现象称为磁通门现象，也即是磁通门原理。本文结合相关课题对磁通门方位传感器进行了研究，具体讨论了磁通门方位传感器的基本原理，对磁通门探头进行了数学模型的建立，在此基础上，对磁通门方位传感器的探头和系统电路进行了设计。根据原理分析设计了在环形磁芯上缠绕激磁线圈，并在其外缠绕上互相垂直的两组检测线圈的探头。针对磁通门探头检测到的环境磁场的信号，通过谐波选择电路，进行磁通门信号处理。电路系统采用闭环控制，磁通门信号处理电路由磁通门激磁电源电路、选频放大电路、相敏检波器、信号放大、积分环节、反馈环节等组成，实现了将环境磁场强度信号与电压信号的转换。基于传感器的设计，我们制造了样机，并对样机进行了测试，通过对测试的样机输出信号进行计算，证明样件完全满足 ±1° 的精度要求。