基于磁通門傳感器的高精度弱磁場便攜檢測系統(tǒng).pdf

1、為了實(shí)現(xiàn)對微弱磁場高精度的測量。本課題選用磁通門傳感器對微弱磁場進(jìn)行測量，磁通門傳感器是一種利用軟磁材料工作在非線性區(qū)時(shí)對外部微弱磁場進(jìn)行矢量調(diào)制的傳感器，其物理結(jié)構(gòu)簡單、體積小。弱磁檢測在行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，在地面金屬礦產(chǎn)資源的探測領(lǐng)域、金屬疲勞損傷的檢測、地磁場的測量等都屬于微弱磁場范圍，準(zhǔn)確的測量弱磁信息顯得尤為重要，因此高精度、高分辨率可移動(dòng)的便攜弱磁測量設(shè)備成為這些行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
　　現(xiàn)有的弱磁測量設(shè)備雖然在精度

2、方面有很大提高，比如美國的FVM系列產(chǎn)品。但存在設(shè)備的采樣率較低、存儲的數(shù)據(jù)量較少等缺陷。針對上述缺陷本文提出以磁通門傳感器為測量前端、微處理器為系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采樣率可調(diào)、傳感器數(shù)據(jù)可存儲的弱磁檢測方法。磁通門傳感器能夠?qū)θ醮胚M(jìn)行高精度的測量，微處理器能靈活的對系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理最終達(dá)到整個(gè)測量系統(tǒng)的便攜性。
　　首先，本文詳細(xì)的分析了磁通門技術(shù)測量矢量磁場的數(shù)學(xué)模型，并分析磁通門探頭自身結(jié)構(gòu)缺陷帶來的誤差對磁通門傳感器輸出精

3、度的影響。
　　其次，根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析了磁通門開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別，并設(shè)計(jì)以高頻變壓器為核心的LC諧振激勵(lì)，較為理想的達(dá)到了兩路激勵(lì)信號相位差為π的目的，對磁通門傳感器輸出信號再次采用LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波，使用具有抑制噪聲能力的互相關(guān)特性的檢波積分電路對二次諧波進(jìn)行平滑濾波獲得能夠表征矢量磁場的直流分量。
　　再者，為了達(dá)到檢測系統(tǒng)的便攜性，數(shù)據(jù)處理部分使用以Cortex-M4為內(nèi)核的單片機(jī)，并搭載支持多線程的μC/OS