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基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法、电路及传感器.pdf

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基于 GMI 效应 探头 生物 磁场 探测 方法 电路 传感器
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摘要
申请专利号:

CN201610849945.X

申请日:

2016.09.26

公开号:

CN106483480A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 33/09申请日:20160926|||公开
IPC分类号: G01R33/09 主分类号: G01R33/09
申请人: 中国人民解放军国防科学技术大学
发明人: 周宗潭; 胡德文; 王志华; 徐明; 郭善磁
地址: 410073 湖南省长沙市砚瓦池正街47号中国人民解放军国防科学技术大学机电工程与自动化学院
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008 代理人: ?#38498;?谭武艺
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610849945.X

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法、电路及传感器,方法步骤包括将非晶丝GMI探头的输出信号分为独立且互不干扰的两路并分别采用截止频率不同的低通滤波器滤波后,再进行差分放大得到生物磁场探测信号;电路包括隔离电路、第一低通滤波单元、第二低通滤波单元和差分放大单元;传感器包括非晶丝GMI探头和前述电路。本发明将单个非晶丝GMI探头输出的感应信号隔离分离变成两路可独立处理的信号分别进行低通滤波处理后差分放大,能够排除环?#25345;?#22343;一磁场的干扰、起到高频滤波前置的作用,不需要考虑非晶丝材料一致性要求,便于微型化、集成化,具有适应性好的优点。

权利要求书

1.一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法,其特征在于步骤包括:
1)将非晶丝GMI探头探测信号输出端的输出信号隔离分离为独立且互不干扰的两路信
号;
2)将一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高的低
通滤波、另一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低的低
通滤波;
3)将两路经低通滤波后的信号进行差分放大得到生物磁场探测信号。
2.根据权利要求1所述的基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法,其特征在于,所述
步骤1)中将非晶丝GMI探头的输出信号隔离分离为独立的两路信号具体是指?#21644;?#38750;晶丝GMI
探头的参考电压连接端输入参考电压,将非晶丝GMI探头的探测信号输出端输出的电压分
别输出至两个二极管的阳极,将两个二极管的阴极分别作为独立且互不干扰的两路信号的
输出连接端。
3.一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,其特征在于:包括隔离电路(1)、第一
低通滤波单元(2)、第二低通滤波单元(3)和差分放大单元(4),所述隔离电路(1)的输入端
?#22836;?#26230;丝GMI探头的探测信号输出端相连,所述隔离电路(1)的一个输出端和第一低通滤波
单元(2)的输入端相连、另一个输出端和第二低通滤波单元(3)的输入端相连,所述差分放
大单元(4)的输入端分别与第一低通滤波单元(2)、第二低通滤波单元(3)相连,所述第一低
通滤波单元(1)的截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高,所述第二低通
滤波单元(2)的截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低。
4.根据权利要求3所述的基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,其特征在于:所述
隔离电路(1)包括二极管导通压降平衡电位器RP、二极管D1和二极管D2,二极管导通压降平
衡电位器RP的一个固定?#31169;?#30005;源VCC、另一个固定?#31169;?#22320;或参考电位、调节端?#22836;?#26230;丝GMI
探头的参考电压连接端相连,二极管D1的阳极和二极管D2的阳极共同连接到非晶丝GMI探
头的探测信号输出端,二极管D1的阴极和第一低通滤波单元(2)的输入端相连、二极管D2的
阴极和第二低通滤波单元(3)的输入端相连。
5.根据权利要求3所述的基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,其特征在于:所述
第一低通滤波单元(2)包括电容C1、电阻R1和电阻R2,电阻R2串接于二极管D1的阴极、差分
放大单元(4)的一个输入端之间,电阻R1的一端连接于二极管D1的阴极、电阻R2之间,电阻
R1的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C1的一端连接于电阻R2、差分放大单元(4)的一个输入端
之间,电容C1的另一?#31169;?#22320;或参考电位。
6.根据权利要求3所述的基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,其特征在于:所述
第二低通滤波单元(3)包括电容C2、电阻R3和电阻R4,电阻R4串接于二极管D2的阴极、差分
放大单元(4)的另一个输入端之间,电阻R3的一端连接于二极管D2的阴极、电阻R4之间,电
阻R3的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C2的一端连接于电阻R4、差分放大单元(4)的另一个输
入端之间,电容C2的另一?#31169;?#22320;或参考电位。
7.根据权利要求3所述的基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,其特征在于,所述
差分放大单元(4)包括差分放大模块?#22836;?#22823;倍数调节电阻RG,所述差分放大模块包括两组
输入端和一个用于输出生物磁场探测信号的输出端,每一组输入端包括两个连接端子,第
一组输入端的一个连接端子和第一低通滤波单元(2)的输出端相连,第二组输入端的一个
连接端子和第二低通滤波单元(3)的输出端相连,第一组输入端的另一个端子通过放大倍
数调节电阻RG直接和第二组输入端的另一个连接端子相连。
8.一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测传感器,包括非晶丝GMI探头(5)、尖脉冲产
生电路(6)、初级信号调理放大电路(7)、二级信号调理放大电路(8)和三级信号调理放大电
路(9),其特征在于:所述初级信号调理放大电路(7)为权利要求4~9中?#25105;?#19968;项所述的基
于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,所述非晶丝GMI探头(5)包括非晶丝(51)、感应线圈
(52)、模拟开关(53)和检波电容(54),所述非晶丝(51)一端和尖脉冲产生电路(6)的输出端
相连、另一?#31169;?#22320;,所述感应线圈(52)绕设于非晶丝(51)上,所述感应线圈(52)、模拟开关
(53)、检波电容(54)三者首尾相连形成回路,所述检波电容(54)以靠近模拟开关(53)的一
端作为非晶丝GMI探头(5)的探测信号输出端、另一端作为参考电压连接端,所述二级信号
调理放大电路(8)包括陷波滤波器(81)和二级隔离放大电路(82),所述三级信号调理放大
电路(9)包括带通滤波器(91)和三级隔离放大电路(92),所述单探头生物磁场探测电路的
隔离电路(1)和感应线圈(52)相连,所述单探头生物磁场探测电路的输出端和陷波滤波器
(81)、二级隔离放大电路(82)、带通滤波器(91)、三级隔离放大电路(92)依次相连。

说明书

基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法、电路及传感器

技术领域

本发明涉及生物磁场探测技术,具体涉及一种基于GMI效应的单探头生物磁场探
测方法、电路及传感器。

背景技术

GMI效应,即巨磁阻抗效应,当软磁性材料(多为Co基非晶和Fe基纳米晶)的丝或条
带通以交流电流Iac时,材料两端的交流电压Uw随着丝纵向所加的外磁场Hex的变化而灵敏变
化的现象,其实质是非晶丝自身的阻抗随外加磁场的灵敏变化。基于非晶材料GMI效应设计
的磁传感器具有很好的弱磁探测性能,探测精度可达pT级,可用于非屏蔽环境下极其微弱
生物磁场的探测,?#28909;?#29983;物磁场等。

基于GMI效应设计的弱磁传感器探头通常非对角方式设计,如图1所示,采用高频
正弦波或者尖脉冲电流信号iw驱动非晶丝,将会使非晶丝产生GMI效应,此时轴向变化的磁
场将会引起非晶丝阻抗的变化,通过包围在非晶丝表面的感应线圈,可以将非晶丝的阻抗
变化转换为感应线圈输出的感应电动势Ecoil变化。此时,通过测量线圈输出感应电动势即
可推算出对应外界磁场变化。

基于非晶丝GMI效应设计的可以用于探测生物弱磁场传感器时,其探测灵敏度需
要达到pT级。利用非对角的方式设计GMI传感器,当使用一个探头时其探测灵敏度很难达到
pT级,通常采用空间差分的方式设计磁场梯度计?#35789;?#29616;pT级磁场的探测,即使用两根非晶
材料分别设计两个探头放在不同的空间位置,这样环?#25345;?#22343;一磁场(?#28909;?#22320;磁场等)将会在
两个探头中产生相同阻抗变化。若将两个探头放在不同的空间位置,其一放在待测磁场源
附近,另一?#29420;?#24453;测磁场源,将两个探头输出信号进行差分合成并进行放大,这样就可以排
除环?#25345;?#22343;一磁场的干扰,输出的信号只对应于磁源变化磁场引起感应电动势,用这种方
法可以实现pT级磁场的探测,探头原理图如图2所示,其中Coil1和Coil2分别表示两个探头
的感应线圈,Ecoil1和Ecoil2分别表示两个探头的感应线圈输出的感应电动势(分别连接到
后端电路的模拟开关SH1和SH2连接端子),L 表示两个探头的感应线圈之间距离一定的距
离,Pe表示驱动非 晶丝的信号,G表示接地。但是,上述采用空间差分方式设计磁场梯度计
?#35789;?#29616;pT级磁场探测,其对探头的一致性要求非常高,最主要就?#19988;?#27714;两段非晶丝电气特
性极其一致。通常非晶丝在生产时,很难做到很好的一致性,即使同一批次两段非晶丝电气
特性也可能有比较大差异,这样导致在做差分探头设计的时候,必须花费大量的时间去选
择两段电气特性极其接近的非晶丝,否则均一磁场将会在两个探头中产生的感应电动势将
不一致,这样差分放大数万倍时不仅会缩小磁传感器的量程,?#29616;?#26102;很容易引起传感器输
出饱和。其次在空间差分时,两个探头相距的距离通常需要达到3厘米以上,这样才能使pT
级变化的磁源在两个探头中产生的感应电动势具有较大的差异,在传感器集成的时候,体
积也非常大,十分不利于非晶丝GMI磁传感器的小型化与集成化。

发明内容

本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种基于GMI效应的单
探头生物磁场探测方法、电路及传感器,将单个探头的感应信号经隔离分离变成两路互不
干扰的信号分别进行不同的低通滤波处理后再进行差分放大,这样可以用于排除环?#25345;?#22343;
一磁场的干扰,起到高频滤波前置的作用,并可以不考虑非晶丝材料一致性要求,便于GMI
传感器微型化、集成化。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法,步骤包括:

1)将非晶丝GMI探头探测信号输出端的输出信号隔离分离为独立且互不干扰的两路信
号;

2)将一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高的低
通滤波、另一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低的低
通滤波;

3)将两路经低通滤波后的信号进行差分放大得到生物磁场探测信号。

优选地,所述步骤1)中将非晶丝GMI探头的输出信号隔离分离为独立的两路信号
具体是指?#21644;?#38750;晶丝GMI探头的参考电压连接端输入参考电压,将非晶丝GMI探头的探测信
号输出端输出的电压分别输出至两个二极管的阳极,将两个二极管的阴极分别作为独立且
互不干扰的两路信号的输出连接端。

本发明?#22266;?#20379;一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,包括隔离电路、第一
低通滤波单元、第二低通滤波单元和差分放大单元,所述隔离电路的输入端?#22836;?#26230;丝GMI探
头的探测信号输出端相连,所述隔离电路的一个输出端和第一低通滤波单元的输入端相
连、另一个输出端和第二低通滤波单元的输入端相连,所述差分放大单元的输入端分别与
第一低通滤波单元、第二低通滤波单元相连,所述第一低通滤波单元的截止频率比探测目
标生物磁场信号频率区间的上限值高,所述第二低通滤波单元的截止频率比探测目标生物
磁场信号频率区间的下限值低。

优选地,所述隔离电路包括二极管导通压降平衡电位器RP、二极管D1和二极管D2,
二极管导通压降平衡电位器RP的一个固定?#31169;?#30005;源VCC、另一个固定?#31169;?#22320;或参考电位、调
节端?#22836;?#26230;丝GMI探头的参考电压连接端相连,二极管D1的阳极和二极管D2的阳极共同连
接到非晶丝GMI探头的探测信号输出端,二极管D1的阴极和第一低通滤波单元的输入端相
连、二极管D2的阴极和第二低通滤波单元的输入端相连。

优选地,所述第一低通滤波单元包括电容C1、电阻R1和电阻R2,电阻R2串接于二极
管D1的阴极、差分放大单元的一个输入端之间,电阻R1的一端连接于二极管D1的阴极、电阻
R2之间,电阻R1的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C1的一端连接于电阻R2、差分放大单元的一
个输入端之间,电容C1的另一?#31169;?#22320;或参考电位。

优选地,所述第二低通滤波单元包括电容C2、电阻R3和电阻R4,电阻R4串接于二极
管D2的阴极、差分放大单元的另一个输入端之间,电阻R3的一端连接于二极管D2的阴极、电
阻R4之间,电阻R3的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C2的一端连接于电阻R4、差分放大单元的
另一个输入端之间,电容C2的另一?#31169;?#22320;或参考电位。

优选地,所述差分放大单元包括差分放大模块?#22836;?#22823;倍数调节电阻RG,所述差分
放大模块包括两组输入端和一个用于输出生物磁场探测信号的输出端,每一组输入端包括
两个连接端子,第一组输入端的一个连接端子和第一低通滤波单元的输出端相连,第二组
输入端的一个连接端子和第二低通滤波单元的输出端相连,第一组输入端的另一个端子通
过放大倍数调节电阻RG直接和第二组输入端的另一个连接端子相连。

本发明?#22266;?#20379;一种基于GMI效应的单探头生物磁场探测传感器,包括非晶丝GMI探
头、尖脉冲产生电路、初级信号调理放大电路、二级信号调理放大电路和三级信号调理放大
电路,所述初级信号调理放大电路为前述基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,所述非
晶丝GMI探头包括非晶丝、感应线圈、模拟开关和检波电容,所述非晶丝一端和尖脉冲产生
电路的输出端相连、另一?#31169;?#22320;,所述感应线圈绕设于非晶丝上,所述感应线圈、模拟开关、
检波电容三者首尾相连形成回路,所述检波电容以靠近模拟开关的一端作为非晶丝GMI探
头的探测信号输出端、另一端作为参考电压连接端,所述二级信号调理放大电路包括陷波
滤波器和二级隔离放大电路,所述三级信号调理放大电路包括带通滤波器和三级隔离放大
电路,所述单探头生物磁场探测电路的隔离电路和感应线圈相连,所述单探头生物磁场探
测电路的输出端和陷波滤波器、二级隔离放大电路、带通滤波器、三级隔离放大电路依次相
连。

本发明基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法具有?#29575;?#20248;点:

1、通过分析可知,均一磁场主要是地磁场,当非晶丝GMI探头方向固定时,这些磁场将
会在非晶丝中产生恒定的阻抗变化,对应于感应线圈的输出将是稳定直流部分。将非晶丝
GMI探头的输出信号隔离分离为独立的两路信号,确保两路信号相互独立且互不干扰,然后
将一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高的低通滤波、
另一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低的低通滤波,
使得两路经低通滤波后的信号中均包含环境磁场的稳定直流部分,且一路包含生物磁场探
测信号、另一路不包含生物磁场探测信号,将两路经低通滤波后的信号进行差分放大得到
生物磁场探测信号后,一方面可将环境磁场的稳定直流部分抵消,从而得到消除环境磁场
的生物磁场探测信号,另一方面也起到高频滤波前置的作用,起到滤除环?#25345;?#39640;频信号的
作用。

2、本发明只需要单个非晶丝GMI探头即可实现,因此能够克服现有技术使用两个
探头差分时两个探头附近的磁场可能除均一磁场之外还有其他的磁场干扰,因此差分放大
时不需要考虑非晶丝材料一致性要求,便于微型化、集成化,具有自适应性好的优点。

本发明基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路、基于GMI效应的单探头生物磁场
探测传感器均为基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法对应的电路或传感器装置结构,
通过其电路或传感器的结构即可实现基于GMI效应的单探头生物磁场探测,因此同样也具
有本发明基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法的前述优点,故在此不再赘述。

附图说明

图1为现有基于GMI效应生物磁场传感器探头原理示意图。

图2为现有技术双探头磁场梯度计原理示意图。

图3为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图4为本发明实施例单探头生物磁场探测电路的电路原理示意图。

图5为应用本发明实施例的传感器结构示意图。

图例说明:1、隔离电路;2、低通滤波单元;3、第二低通滤波单元;4、差分放大单元;
5、非晶丝GMI探头;51、非晶丝;52、感应线圈;53、模拟开关;54、检波电容;6、尖脉冲产生电
路;7、初级信号调理放大电路;8、二级信号调理放大电路;81、陷波滤波器;82、二级隔离放
大电路;9、三级信号调理放大电路;91、带通滤波器;92、三级隔离放大电路。

具体实施方式

如图3所示,本实施例基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法步骤包括:

1)将非晶丝GMI探头探测信号输出端的输出信号隔离分离为独立且互不干扰的两路信
号;

2)将一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高的低
通滤波、另一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低的低
通滤波;

3)将两路经低通滤波后的信号进行差分放大得到生物磁场探测信号。

需要说明的是,由于不同类型的探测目标生物磁场信号频率不同,例如心磁场信
号、脑磁场信号、肌肉磁场信号等,因此对应的探测目标生物磁场信号频率区间也有所不
同,在实际应用过程中,可以根据非晶丝GMI探头的探测目标生物磁场信号频率区间来确定
两路低通滤波的截止频率,将一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区
间的上限值高的低通滤波、另一路输出信号进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区
间的下限值低的低通滤波即可。

需要说明的是,不同的探测目标生物磁场具有不同的探测目标生物磁场信号频率
区间。本实施例中,步骤2)中进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的上限值高
的低通滤波时,此时直流分量也没有被滤除而得以保留,且探测目标生物磁场信号?#19981;?#34987;
保留;步骤2)中进行截止频率比探测目标生物磁场信号频率区间的下限值低的低通滤波时
这样探头信号中直流分量将得到保留,而探测目标生物磁场信号则被滤除。通过上述设定,
当两路信号差分时,就可以排除环?#25345;?#22343;一磁场的干扰保证要探测的生物磁场信号得以保
留。

本实施例中,步骤1)中将非晶丝GMI探头的输出信号隔离分离为独立且互不干扰
的两路信号具体是指?#21644;?#38750;晶丝GMI探头的参考电压连接端输入参考电压,将非晶丝GMI探
头的探测信号输出端输出的电压分别输出至两个二极管的阳极,将两个二极管的阴极分别
作为独立且互不干扰的两路信号的输出连接端。通过上述方式,能够简单、方便地实现将非
晶丝GMI探头的输出信号隔离分离为独立的两路信号,且对两路信号进行出力时不会互相
干扰。毫无疑?#21097;?#22312;不考虑成本的条件下,也可以采用包括光耦在内的隔离电路,其同样也
可以实现将非晶丝GMI探头的输出信号隔离分离为独立的两路信号,在此不再赘述。

如图4所示,本实施例基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路包括隔离电路1、第
一低通滤波单元2、第二低通滤波单元3和差分放大单元4,隔离电路1的输入端?#22836;?#26230;丝GMI
探头的探测信号输出端相连,隔离电路1的一个输出端和第一低通滤波单元2的输入端相
连、另一个输出端和第二低通滤波单元3的输入端相连,差分放大单元4的输入端分别与第
一低通滤波单元2、第二低通滤波单元3相连,第一低通滤波单元1的截止频率比探测目标生
物磁场信号频率区间的上限值高,第二低通滤波单元2的截止频率比探测目标生物磁场信
号频率区间的下限值低。

如图4所示,隔离电路1包括二极管导通压降平衡电位器RP、二极管D1和二极管D2,
二极管导通压降平衡电位器RP的一个固定?#31169;?#30005;源VCC、另一个固定?#31169;?#22320;或参考电位、调
节端?#22836;?#26230;丝GMI探头的参考电压连接端相连,二极管D1的阳极和二极管D2的阳极共同连
接到非晶丝GMI探头的探测信号输出端,二极管D1的阴极和第一低通滤波单元2的输入端相
连、二极管D2的阴极和第二低通滤波单元3的输入端相连。二极管导通压降平衡电位器RP用
来提高基准电压,抵消二极管D1和二极管D2的导通压降,使得二极管处于预导通状态,即使
得非晶丝GMI探头的感应电电动势能够通过二极管D1和二极管D2传到后续电路中。考虑到
二极管D1和二极管D20.7V,非晶丝GMI探头的导通压降约0.1V,因此本实施例中,二极管导
通压降平衡电位器RP的调节端输出电压大于0.8V,从而能够确保抵消二极管D1和二极管D2
的导通压降,使得二极管处于预导通状态。

如图4所示,第一低通滤波单元2包括电容C1、电阻R1和电阻R2,电阻R2串接于二极
管D1的阴极、差分放大单元4的一个输入端之间,电阻R1的一端连接于二极管D1的阴极、电
阻R2之间,电阻R1的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C1的一端连接于电阻R2、差分放大单元4
的一个输入端之间,电容C1的另一?#31169;?#22320;或参考电位。低通滤波器的作用就是通过低频信
号、滤除高频信号,电容C1、电阻R1和电阻R2组成无源低通滤波器,无源低通滤波器的-3dB
截止频率f01满足公式f01=1/(2πR2C1),其中R2为电阻R2的电阻值,C1为电容C1的电容值。

如图4所示,第二低通滤波单元3包括电容C2、电阻R3和电阻R4,电阻R4串接于二极
管D2的阴极、差分放大单元4的另一个输入端之间,电阻R3的一端连接于二极管D2的阴极、
电阻R4之间,电阻R3的另一?#31169;?#22320;或参考电位,电容C2的一端连接于电阻R4、差分放大单元
4的另一个输入端之间,电容C2的另一?#31169;?#22320;或参考电位。第二低通滤波电路3和第一低通
滤波电路2结构相同,只是截止频率不同,本实施例中,第二低通滤波电路3的截止频率f02满
足公式f02=1/(2πR3C2),其中R3为电阻R3的电阻值,C2为电容C2的电容值。本实施例中R1=R3,
考虑到二极管D1和D2的导通电阻为400~600Ω,R1和R3的阻值要大于6kΩ。

如图4所示,差分放大单元4包括差分放大模块?#22836;?#22823;倍数调节电阻RG,差分放大
模块包括两组输入端和一个用于输出生物磁场探测信号的输出端,每一组输入端包括两个
连接端子,第一组输入端的一个连接端子和第一低通滤波单元2的输出端相连,第二组输入
端的一个连接端子和第二低通滤波单元3的输出端相连,第一组输入端的另一个端子通过
放大倍数调节电阻RG直接和第二组输入端的另一个连接端子相连。本实施例中,差分放大
模块具体采用仪表放大器实现,此外也可以采用其他差分放大运算芯片或者自行使用运算
放大器搭建实现。

本实施例基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路既可以单独出售,此外,也可以
将本实施例基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路直接集成到单探头生物磁场探测传感
器中。

如图5所示,集成有本实施例基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路的单探头生
物磁场探测传感器包括非晶丝GMI探头5、尖脉冲产生电路6、初级信号调理放大电路7、二级
信号调理放大电路8和三级信号调理放大电路9,初级信号调理放大电路7为本实施例前述
基于GMI效应的单探头生物磁场探测电路,非晶丝GMI探头5包括非晶丝51、感应线圈52、模
拟开关53和电容54,非晶丝51一端和尖脉冲产生电路6的输出端相连、另一?#31169;?#22320;,感应线
圈52绕设于非晶丝51上,感应线圈52、模拟开关53、电容54三者首尾相连形成回路,检波电
容54以靠近模拟开关53的一端作为非晶丝GMI探头5的探测信号输出端、另一端作为参考电
压连接端,二级信号调理放大电路8包括陷波滤波器81(50Hz)和二级隔离放大电路82,三级
信号调理放大电路9包括带通滤波器91和三级隔离放大电路92,单探头生物磁场探测电路
的隔离电路1和感应线圈52相连,单探头生物磁场探测电路的输出端和陷波滤波器81、二级
隔离放大电路82、带通滤波器91、三级隔离放大电路92依次相连。由于非晶丝GMI探头5的输
出信号很弱,因此需要通过初级信号调理放大电路7、二级信号调理放大电路8和三级信号
调理放大电路9进行逐级放大,从而最终得到十万倍级别左右的放大,其中陷波滤波器81用
于排除环?#25345;?#24037;频干扰的影响,带通滤波器91用于排除干扰的作用,从而确保放大后信号
的精确度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施
例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润?#25105;?br />应视为本发明的保护范围。

关于本文
本文标题:基于GMI效应的单探头生物磁场探测方法、电路及传感器.pdf
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