基于磁通門的高精度數(shù)字磁探儀系統(tǒng)研究.pdf

1、磁通門磁探儀是一種具有廣泛應(yīng)用前景且身價(jià)甚高的專門技術(shù)。它主要用于微弱磁場信息的探測，如環(huán)境磁場監(jiān)測、地磁場研究、石油礦藏勘探、材料無損探傷、武器偵查、宇宙磁場測量等各個(gè)方面。傳統(tǒng)的磁通門磁探儀多采用機(jī)械式的結(jié)構(gòu)制作以及模擬的電路設(shè)計(jì)，尺寸偏大且容易受環(huán)境影響，抗干擾能力差。隨著材料技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是MEMS技術(shù)以及集成電路工藝的迅速發(fā)展，磁通門磁探儀更加小型化和數(shù)字化。如今的磁通門磁探儀結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、抗震

2、性好，不僅可以極大地減小環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)也降低了系統(tǒng)功耗，提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。通過學(xué)習(xí)和研究，本文主要做了以下工作：
　　 第一，本文首先從磁場測量方法概述入手，介紹了磁通門探頭的分類及制作技術(shù)。通過分析磁通門的變壓器效應(yīng)以及磁通門的數(shù)學(xué)模型，闡明了磁通門的工作原理。
　　 第二，基于磁通門技術(shù)，結(jié)合ATmega8L和ATmega128L單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一款集多路信號(hào)獲取、自動(dòng)調(diào)試、液晶顯示、人機(jī)交互操作等功能

3、于一體的高精度數(shù)字磁探儀系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件上以野外磁場精確測量這一目的為背景來展開設(shè)計(jì)，主要包括電源管理模塊、磁通門探頭制作、磁信號(hào)放大處理模塊、A/D與MCU控制模塊、探頭姿態(tài)監(jiān)控模塊、實(shí)時(shí)溫度測量模塊、液晶顯示模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊以及人機(jī)交互操作模塊等。軟件部分主要是對(duì)各個(gè)功能模塊編程，其中包括通信規(guī)約設(shè)計(jì)、溫度讀寫算法、傾角監(jiān)控算法、溫度補(bǔ)償算法、電磁標(biāo)定算法以及用戶操作功能軟件的實(shí)現(xiàn)等。
　　 第三，在系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，本文提出

4、了由單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字方波激勵(lì)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)磁通門探頭的數(shù)字激磁法，激磁信號(hào)是頻率可調(diào)的，這不僅為減小因探頭的差異化帶來的系統(tǒng)誤差提供了方便，同時(shí)也改善了傳統(tǒng)RC模擬激磁電路的穩(wěn)定性問題。設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)更加簡單的峰值檢波電路取代傳統(tǒng)復(fù)雜的諧波法電路，簡化了電路設(shè)計(jì)，并降低了系統(tǒng)功耗。為解決磁通門磁探儀所固有的系統(tǒng)溫漂問題，設(shè)計(jì)增加了溫度檢測補(bǔ)償模塊，并研究了自動(dòng)溫度漂移補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。
　　 最后，將裝配完好的磁通門磁探儀系統(tǒng)送往中船