【正文】 )c os(s i n2/1)(4/14/1 39。239。在實(shí)際應(yīng)用中，也僅用它來(lái)測(cè)量 延長(zhǎng)軸方向的磁場(chǎng)分量。 第一臺(tái)磁通門(mén)磁力儀產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 30 年代，迄今己有多種不同類(lèi)型的磁通門(mén)磁力儀。光泵磁力儀按線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為跟蹤式及自激式兩大類(lèi)。 質(zhì)子磁力儀 （ proton precession magometer） 是應(yīng)用質(zhì)子旋進(jìn)式磁敏傳感 器制成的測(cè)磁儀器。 下面先介紹 一下 各種測(cè) 磁 儀器 。東經(jīng) 105176。 檢測(cè) 裝置 主要由 三分量 磁通門(mén) 傳感器、單片機(jī) 最小系統(tǒng) 、A/D 數(shù)據(jù)采集 電路 和串口電路 構(gòu)成。 我國(guó)鐵金屬儲(chǔ)量 億 噸 ，應(yīng)在俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西之后居世界第 5 位。 磁通門(mén)測(cè)磁法問(wèn)世 后 不久 ， 在第二次世界大戰(zhàn)中 就 被應(yīng)用于探雷、探潛等方面，戰(zhàn)后又被廣泛應(yīng)用于地 面磁場(chǎng)研究 、 航空磁測(cè) 、 地震預(yù)報(bào)研究、地下 礦床勘探 、生物醫(yī)學(xué)研究、星際間磁測(cè)等領(lǐng)域。 超導(dǎo)磁力儀 （ superconducting magometer, SQUID） 是 利用約瑟夫遜效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)的 測(cè)磁儀器 。 儀器靈敏度一般為 納特。其幅度與外磁場(chǎng)大小成正比，據(jù)此即可測(cè)定外磁場(chǎng)的大小。 2 檢測(cè)裝置的工作原理 磁通門(mén)傳感器的工作原理 磁通門(mén)傳感器就是利 用 某些 高磁導(dǎo)率 的軟磁 材料 （如坡莫合金） 作 磁芯， 以其 一起在交流磁場(chǎng)作用下的次飽和特性及法拉第電磁感應(yīng)原理研制成的測(cè)磁裝置 。 這種處理方法 數(shù)字化程度低 ,信號(hào)處理過(guò)程中易受干擾 ，所以設(shè)計(jì)采用數(shù)字檢波的方法。239。39。 V19 V V29 V 805085501 .6 k Ω1 .6 k Ω1 0 0 n F1 0 0 n F1 0 0 n F4 7 u F 圖 驅(qū)動(dòng)電路 選頻放大電路的設(shè)計(jì)： 測(cè)量需要傳感 器輸出的二次諧波成分，因此，傳感器的輸出信號(hào)不能直接進(jìn)行放大、采樣，必須經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾出二次諧波，放大后在進(jìn)行采樣處理。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 18 圖 AD7656 采用字節(jié)傳送方式的工作時(shí)序 圖 AD 采集電路 另外，圖中單片機(jī) 型號(hào)為 STC89C54RD+，內(nèi)部集成了 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路，所以 RESET 管教直接接地。 //將 AD7656 復(fù)位 delay1ms(1000)。 圖 驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào) 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路測(cè)試 將分頻器的 29倍分頻輸出進(jìn)行微分得到信號(hào)如圖 所示（掃描時(shí)間為10μs，電壓檔位在 2V 檔）。16 位 模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用 SAR 型 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD7656， 采用 +5V 和 177。 此 刻 ，請(qǐng)?jiān)试S我向多年來(lái)教誨和支持我的父母 及兄長(zhǎng)表達(dá)我的感謝 ，我的成長(zhǎng)過(guò)程凝聚著 你們對(duì)我的 無(wú)私的愛(ài) 和殷切 的 期望 。若外接基準(zhǔn)電壓為 3V，則模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大允許輸入電壓范圍為 177。 DB[1]/SEL B： 并行數(shù)據(jù) 1 位 /串行選擇 B 路輸出。低電平時(shí)數(shù)據(jù)以字方式輸出和讀入。 10V, 177。 DB[3]/DCIN C： 并行數(shù)據(jù) 3 位 /C 路是菊花鏈?zhǔn)健? 引腳說(shuō)明： REFCAPA, REFCAPB,REFCAPC： 參考電壓引腳，這幾個(gè)引腳應(yīng)該通過(guò)10μ F 和 100nF 去耦電容接地，來(lái)減小 ADC 通道參考緩沖器的衰減。 英文翻譯 性能： 片內(nèi)集成 6 通道模數(shù)轉(zhuǎn)換 真正的雙極性模擬輸入 177。單片機(jī) 采用 廣東 宏晶公司生產(chǎn)的STC89C54RD+單片機(jī)， 用 KEIL C51 編程軟件應(yīng)用 C 語(yǔ)言編程。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 26 圖 微分后的波形 圖 整形后的信號(hào) 帶通濾波器的測(cè)試 在 其中一個(gè) 傳感器 的 輸出 如 圖 所示 ， 峰峰值的最大值 約為 90mV（電壓檔位在 20mV 檔） ，頻率約為 10kHz（圖中掃描時(shí)間的檔位 在 50μs 檔 ） 。 //開(kāi)機(jī) 1s 延時(shí)后，啟動(dòng) AD …… while(1) { …… } } void delay1ms(unsigned int K) { unsigned int i,j。 AD7656 的 BUSY 腳在轉(zhuǎn)換時(shí)為高電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后 轉(zhuǎn)為低電平， 可用作中斷信號(hào)。濾波器要求的 設(shè)計(jì)參數(shù)為：中心頻率為 10kHz， Q 值為 10，對(duì)中心頻率的放大倍數(shù)為 30 倍。S )/(E4/1 ???? dtitQi? ????? ? ??????3039。1eSeSeSeSAHEAHEAHEAHE 對(duì)這兩種信號(hào)分別進(jìn)行采樣求和后取平均值 （與模擬信號(hào)的積分類(lèi)似） ， 得到以下結(jié)果： )c os(s i n2/1)(4/14/1 39。 在這里， 我們假設(shè) ? 為初始采樣點(diǎn)的相位。通過(guò)檢測(cè)輸出的調(diào)制信號(hào) 就可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)外磁場(chǎng)的測(cè)量。 由上面的介紹可以看出磁通門(mén)測(cè)磁儀器 有它自身的優(yōu)勢(shì)，是 其他測(cè)磁儀器 無(wú)法替代的。我國(guó)生產(chǎn)的這類(lèi)儀器有 302 型?？蘸俗有M(jìn)磁力儀 靈敏度可達(dá) 納特 ， CHD 型地面核子旋進(jìn)磁力儀 靈敏度可達(dá) 納特 。采用 超導(dǎo)材料制成的閉合環(huán)對(duì)外磁場(chǎng) 會(huì)產(chǎn)生 周期效應(yīng) ， 其磁通變化與外磁場(chǎng)變化成正比 。 目前地磁測(cè)量所使用的 測(cè) 磁儀 器 多數(shù)是進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，維修比較困難。累計(jì)探明鐵礦石儲(chǔ)量 億 噸 ，按全國(guó)鐵礦石平均含鐵品位 33%計(jì)算，鐵金屬量為 億噸 。 與其它類(lèi)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。其中 11 個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)分布在東經(jīng) 105176。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。可制成航 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。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。 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。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。439。 239。 經(jīng)過(guò)上述分析，我們可以通過(guò)下面的計(jì)算得到最終的結(jié)果： 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 12 ? ? ? ?22 QIQIAH e ???? 地磁檢測(cè)裝置 的主要功能 三分量 磁通門(mén) 地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置 主要是 通過(guò)檢測(cè)地磁場(chǎng)在三個(gè)互相垂直的方向上的分量來(lái) 測(cè)量地磁場(chǎng)總場(chǎng)強(qiáng)度的。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 15 LM 2 5 81 nF 1 6 k Ω 9V 9 VXBP1IN O U TXFG11 nF 3 3 k Ω 1 6 k Ω 5 . 6 k Ω 3 k Ω LM 2 5 81 6 k Ω 1 0 0 k Ω 9V 9 V1 6 k Ω 圖 選頻放大電路 仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 帶通濾波器伯德圖仿真結(jié)果 從上圖可以看到， 濾波器設(shè)計(jì)合理，而且仿真結(jié)果接近設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 16 際仿真參數(shù)如下： 中心頻率為 ， Q 值為 ，中心頻率出放大倍數(shù)為 （ 倍），對(duì)二次諧波（實(shí)際頻率為 ）的放大倍數(shù)為 （ 倍） ，符合設(shè)計(jì)要求。 9V 電源，而 A/D吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 19 和單片機(jī)電路需要 +5V 電源，所以電源電路需要用到 三端穩(wěn)壓管 780 7909和 7805，具體電路如圖 所示： 圖 內(nèi)部電源電路 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) STC89C54RD+單片機(jī)介紹 設(shè)計(jì)采用 STC89C54RD+單片機(jī)，該單片機(jī)具有以下顯著特點(diǎn)： ? 超強(qiáng)抗干擾 1 、 高抗靜電（ ESD 保護(hù)） ； 2 、輕松過(guò) 4KV 快速脈沖干擾 (EFT 測(cè)試） ； 3 、寬電壓，不怕電源抖動(dòng) ； 4 、寬溫度范圍 , 40℃ ～ 85℃ ； 5 、 I/O 口經(jīng)過(guò)特殊處理 ； 6 、單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊處理 ； 7 、單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過(guò)特殊處理 ； 8 、單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過(guò)特殊處理 ； 9 、單片機(jī)內(nèi)部的看門(mén)狗電路經(jīng)過(guò)特殊處理 。i++) //多少個(gè) 1ms { for(j=0。 下面對(duì)此問(wèn)題提出兩種解決方案： 方案 1：通過(guò)硬件 電路的調(diào)試 進(jìn)行校正 硬件校正的原理是：三分量信號(hào)的通道增益差異是在前置電路傳感器輸出和信號(hào)處理過(guò)程中產(chǎn)生的，也就是說(shuō)各通道的選頻放大環(huán)節(jié)的差異和傳感器之間的差異是產(chǎn)生這種差異的主要原因，這些都可以通過(guò)調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)來(lái)糾正。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 31 參考文獻(xiàn) 及參考資料 [1] 王君 ， 凌振寶 . 傳感器原理及檢測(cè)技術(shù) [M]（ 55 頁(yè)至 64 頁(yè)） . 吉林大學(xué)出版社 . 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