1.1 研究目的及意义

磁通门传感器在弱磁场测量方面具有测量范围宽，分辨率高，结构上简单、可靠、耐用等特点，被广泛应用于地磁测量、震磁探测、卫星测磁、地质勘探等领域，具有重要的研究价值。磁通门传感器探头通常采用类似于变压器的双铁芯结构，利用软磁铁芯变化磁导率的特性将被测磁场调制成激励信号的偶次谐波。信号处理系统对探头输出加以处理，从中提取与被测磁场大小相关的信号，转换成直流量并输出。

传统的磁通门传感器采用模拟电路处理，但其在信号处理过程中电路流程较多，容易出现耦合电路噪声。电路中一些元器件的参数随着环境温度的变化会改变，可能会导致信号处理过程失真，并且可能出现相位的漂移。而模拟电路一旦研制完成，各电路参数固定，很难再做出调整。采用 FPGA 来处理磁通门信号，可靠性高，抗干扰能力强，产生、处理和存储数字信号容易，是数字磁通门信号研究的不二选择。相比于传统技术上的磁通门传感器，本系统的设计主要有以下几大优势：

（1）减小了系统的体积，并且提高了电路集成度。在该系统中，对信号的处理过程都由一片 FPGA 芯片来完成，信号采集和转换由 AD 芯片完成。

（2）性能稳定，不易受环境影响，比模拟电路更具抗干扰能力。

（3）容易修改，使用灵活。由于磁通门信号的处理是数字式的，可以通过修改语言模块从而方便的修改系统的处理方式。

为顺应磁通门传感器向高精度、微型化、数字化的发展方向，本课题提出了利用FPGA实现一阶Σ-Δ数字磁通门传感器，研究相关的实现方式，利用数字系统取代模拟信号处理电路，改善磁通门传感器的性能。

1.2 国内外研究现状

磁场测量已经成为一项独立并且专业化的学科，已经涉及到环境磁场监测、地磁场研究、水面水下舰艇武器侦查等各个方面，扩展了有关磁现象的领域的研究范畴。磁场测量技术常常不单独使用，而是与其他不同的学科相互结合，从而形成一些新的学科，使磁通门技术的应用更加灵活。比如结合强磁场测量形成强磁场物理学，结合地质学形成磁勘探学，结合化学形成磁化学，结合医学形成磁法医疗学。在众多的磁测技术中，基于磁通门技术的磁通门传感器以其高分辨率、宽测量范围并且经济可靠的优势，使其成为磁测技术中最重要的方法之一。