高精度單軸磁通門傳感器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、磁通門傳感器是一種基于軟磁材料磁化飽和時的非線性特性而工作的磁場測量儀器,是直接測量外界磁場分量的矢量磁強計。磁通門傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耐震性好及精度較高等優(yōu)點,在科學(xué)研究、國防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等領(lǐng)域都有廣泛的用途。本課題在國家自然科學(xué)基金支持下展開研究,目的是研制用于水下磁場測量的高精度磁通門傳感器,由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差隨時間累積,因此必須予以校正或重調(diào)。常規(guī)方法是接收GPS或其它有源無線電導(dǎo)航信號實現(xiàn),由于這種

2、方法需要水下航行器浮出或近水面航行,使其隱蔽性大大降低而且安全性受到了很大的威脅,因此提出了基于地磁場測量的水下定位方法來解決次矛盾。因此,研究和發(fā)展高精度、穩(wěn)定性好、高分辨率、功耗低的磁通門傳感器具有重要意義。
　　 本文調(diào)研了國內(nèi)外磁通門傳感器的有關(guān)文獻(xiàn),通過對國內(nèi)外磁通門傳感器的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用的回顧,深入探討了磁通門磁力計的結(jié)構(gòu)及磁通門傳感器的工作原理,并從其數(shù)學(xué)模型角度出發(fā),深入的分析了磁通門傳感器輸出信號,采取二次諧波

3、檢測方案。在此基礎(chǔ)上,給出了磁通門傳感器的實現(xiàn)方案(前端電路通過諧振、二次諧波放大、帶通濾波、相敏檢波及二階巴特沃斯低通濾波器將磁通門信號調(diào)制成了可以表征磁場大小的直流電壓信號),完成了開環(huán)的磁通門傳感器信號檢測和處理電路的設(shè)計與制作,完成了電路的整體調(diào)試及初步實驗測試。
　　 模擬式磁通門傳感電路的最大缺點是溫度性能較差,采用數(shù)字信號處理的傳感電路可大大改善磁通門傳感器的溫度性能。目前,國內(nèi)用FPGA對磁通門輸出信號進(jìn)行數(shù)字化