【正文】 ent fluxgate sensors,signals output from the senors are processed by active filters and there are three sinusoidal signals,whose amplitude are proportional to the magnitude of geomagic field ponent. The A/D convertor produces 4 points sampling signals, and transmits data of two cycles to CPU, then CPU send the data to puter via the port. Finally,the data is processed and analyzed by puter. Keywords three ponents geomagic field Digital demodulation Data Acquisition Com Port 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 目錄 摘要 ..................................................................................................................... 1 ABSTRAT............................................................................................................ 2 1 緒論 ............................................................................................................... 1 研究三分量磁通門(mén)地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的目的和意義 ............................. 1 各種測(cè)磁儀器 ......................................................................................... 2 磁通門(mén)測(cè)磁儀器的研究 現(xiàn)狀 ................................................................. 5 2 檢測(cè)裝置的工作原理 ................................................................................... 6 磁通門(mén)傳感器的工作原理 ..................................................................... 6 檢測(cè)裝置的工作原理 ............................................................................. 8 地磁檢測(cè)裝置的主要功能 ................................................................... 12 3 三分量磁通門(mén)地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的硬件電路設(shè)計(jì) ................................... 12 前置檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) ........................................................................... 12 分頻電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)： ........................................... 13 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)： ....................................................................... 13 選頻放大電路的設(shè)計(jì)： ............................................................... 14 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 4 倍頻采樣的硬件設(shè)計(jì) ......................................... 16 根據(jù) A/D 采集電路的設(shè)計(jì)要求選擇合適的 A/D： ................... 16 A/D 采集電路的設(shè)計(jì)： ................................................................ 17 內(nèi)部電源的設(shè)計(jì) ................................................................................... 18 4 三分量磁通門(mén)地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的的軟件設(shè)計(jì) ......................................... 19 STC89C54RD+單片機(jī)介紹 ................................................................ 19 A/D 的軟件控制 .................................................................................. 20 程序流程圖 ......................................................................................... 21 示例程序 ............................................................................................. 21 串口發(fā)送的硬件設(shè)計(jì) ......................................................................... 23 5 測(cè)試結(jié)果及分析 ....................................................................................... 24 分頻器電路測(cè)試 ................................................................................. 24 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 4 功率驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 ........................................................................... 25 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路測(cè)試 ............................................................................... 25 帶通濾波器的測(cè)試 ............................................................................... 26 6 對(duì)三分量測(cè)量的通道差異進(jìn)行校正的方案設(shè)計(jì) ................................... 28 方案 1：通過(guò)硬件電路的調(diào)試進(jìn)行校正 .......................................... 28 方案 2：通過(guò)軟件編程對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正 .................................. 29 總結(jié) ................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn)及參考資料 ....................................................................................... 31 致謝 ................................................................................................................... 33 英文翻譯 ........................................................................................................... 34 英文翻譯原文 ................................................................................................... 37 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 1 1 緒論 研究 三分量 磁通門(mén) 地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置 的目的和意義 在介紹 三分量磁通門(mén)地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置 之前，首先介紹一下它的研究目的和意義。 本文分析了磁通門(mén)傳感器的工作原理， 詳細(xì)論述了如何采用數(shù)字檢波的方法進(jìn)行信號(hào)處理 .本文 還 介紹 了三分量地磁場(chǎng) 檢測(cè)裝置 硬件電路 的 設(shè)計(jì) 和 單片機(jī)程序 。 與其它類型測(cè)磁儀器相比，磁通門(mén)傳感器具有分辨率高 ，測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬，體積 小、重量輕、功耗低，經(jīng)濟(jì)性好，能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的 失 量和適于在高速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用 于 各 種 領(lǐng)域。 A/D 同時(shí)對(duì)三路 信號(hào)進(jìn)行 4 倍頻 采 樣，將兩個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)傳 送到 單片機(jī) ， 然后 單片機(jī) 通過(guò)串 行端 口 將數(shù)據(jù) 發(fā) 送到計(jì)算機(jī)， 最后 由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù) 的 處理和分析。 我國(guó)是最早發(fā)現(xiàn)和使用鐵的國(guó)家，同時(shí)鐵也是世界上發(fā)現(xiàn)并使用最早的一種金屬材料。 截至 1996 年底，全國(guó)共查明鐵礦產(chǎn)地 1834 處。其中 11 個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)分布在東經(jīng) 105176。 中國(guó)的鐵 礦資源 很豐富，但 鐵礦石進(jìn)口量 卻居 世界第一 。此外礦體復(fù)雜；有些貧鐵礦床上部為赤鐵礦，下部為磁鐵礦。幾十年來(lái)，盡管測(cè)量磁場(chǎng)的新方法不斷涌現(xiàn)，磁通門(mén) 傳感器 仍以其測(cè)量靈敏度高、 堅(jiān)固小巧、使用靈活、工作可靠 ，電路 功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等顯著優(yōu)點(diǎn)， 被 普遍 應(yīng)用于弱磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域 。而且，與大多數(shù)測(cè)磁儀器相比，檢測(cè)裝置的功耗非常低，采用 177。 已經(jīng)被淘汰的是 采用機(jī)械式磁敏傳感器的 機(jī)械式磁力儀；目前應(yīng)用比較廣泛的 磁敏傳感器 有磁通門(mén) 式 磁敏傳感器 、質(zhì)子旋進(jìn) 式磁敏傳感器 、光泵 式磁敏傳感器、 SQUID吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 3 （超導(dǎo)量子干涉器）磁敏傳感器 、光纖 式磁敏傳感器 、半導(dǎo)體 磁敏傳感器 ；處于研究、試驗(yàn)階段的 測(cè)磁儀器 有 固體電子自旋共振磁力儀 、原子磁力儀等 。從制造工藝上講，要采用精度很高的設(shè)備加工機(jī)械零件和光學(xué)零件，調(diào)試過(guò)程也比較復(fù)雜 。測(cè)量 儀器應(yīng)用了超導(dǎo)量子干涉器?？芍瞥珊?空 磁 力 梯度儀，也可用于地 面 磁場(chǎng) 的研究 及弱磁性巖石的磁性測(cè)定。在外磁場(chǎng)的作用下自旋質(zhì)子將按一定方向排列，稱為核子順磁性。利用這種原理制成的儀器稱為質(zhì)子 旋進(jìn)式磁力儀，或稱核子旋進(jìn)式磁力儀。 但這類儀器的使用要受到磁場(chǎng)梯度范圍的限制 ， 常用于地面、航空和海洋磁測(cè) 等一些要求準(zhǔn)確測(cè)量出絕對(duì)磁場(chǎng)大小的研究領(lǐng)域 。發(fā)生共振吸收現(xiàn)象的電磁場(chǎng)的頻率與樣品所在點(diǎn)的外磁場(chǎng)強(qiáng)度成一比例關(guān)系，故測(cè)定這一頻率就可以測(cè)出外磁場(chǎng)的值。 可以測(cè)定總磁場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值，沒(méi)有零點(diǎn)掉格及溫度影響，工作時(shí)不需準(zhǔn)確定向，適于在運(yùn)動(dòng)條件下進(jìn)行高精度快速連續(xù)測(cè) 量，如航空磁測(cè)和海洋磁測(cè)等。靈敏元 件的磁芯為閉合磁路，在其兩邊繞以匝數(shù)相同、繞向相反的激勵(lì)繞組， 外 側(cè)是輸出 繞組?？捎糜诘孛妗⒑娇栈蚓写艤y(cè)。 磁通門(mén)測(cè)磁儀器的研究現(xiàn)狀 磁通門(mén)測(cè)磁 儀 器 是利用磁芯在交變磁場(chǎng)激勵(lì)下發(fā)生導(dǎo)磁特性變化從而調(diào)制被測(cè)磁場(chǎng)，通過(guò)對(duì)調(diào)制信號(hào)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)外磁場(chǎng)的測(cè)量。國(guó)際上比較有代表性的磁通門(mén)磁力儀有加拿大的 FM20 型和 CANMOS 型磁通門(mén)磁力儀、奧地 利的CH IMAG 型磁通門(mén)磁力儀、英國(guó)的 FLARE 磁通門(mén)磁力儀、美國(guó)的 SMALL磁通門(mén)磁力儀。但由于儀器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、溫度特性等還不能滿足地磁臺(tái)吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 站日常觀測(cè)的基本要求，所以未能得到廣泛應(yīng)用。 其結(jié)構(gòu)可以看成 一個(gè)特殊的變壓器， 磁通門(mén)測(cè)磁法 正 是利用這種特殊變壓器的磁芯 ，當(dāng) 交 變 電流 流過(guò)該變壓器原 邊 線圈 時(shí)，磁芯 反復(fù) 被 交變過(guò)飽和勵(lì)磁所 磁化 ， 當(dāng)有 外磁場(chǎng) 存在時(shí)，勵(lì)磁變得不對(duì)稱，變壓器 的 輸出信號(hào) 受到外磁場(chǎng)的調(diào)制。在磁場(chǎng)的分量?????????????????圓形磁芯跑道形磁芯長(zhǎng)方形磁芯閉合式磁芯長(zhǎng)條形雙磁芯長(zhǎng)條形單磁芯非閉合式磁芯磁芯吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 測(cè)量中，用跑道形磁芯 （如圖 ） 較多。 圖