MEMS磁通門傳感器電路與FPGA信號處理設計.pdf

1、隨著電子技術的發(fā)展，人們的生活中已經離不開各種電子設備，其中傳感器是必不可少的組件。磁場在空間中無處不在，利用磁傳感器可以實現航空航天、航?；蚴擒囕d的導航，可以使用在工程材料的探傷，也可使用與醫(yī)療或是其他的科研方面。目前測量磁場的傳感器主要有SQUID、霍爾傳感器、GMR、核磁共振磁強計、磁通門傳感器等，其中磁通門傳感器作為pT級的室溫高精度矢量磁傳感器，已經在性能和體積方面有了巨大提升，在國防、社會和經濟領域有著廣泛的應用。近年來，磁

2、通門傳感器的小型化，尤其是利用MEMS技術的微型化集成磁通門傳感器是磁通門傳感器的主要研究方向。它的出現，解決了傳統工藝制作的傳感器笨重，使用困難，不方便攜帶等諸多缺點，并且能夠與CMOS電路相集成。
　　由于MEMS磁通門傳感器由于工藝問題，感應線圈的多層緊密纏繞很難實現，但是相比于傳統磁通門傳感器，MEMS磁通門傳感器的磁芯可以做的更薄，使用磁導率較高的非晶納米晶軟磁薄膜磁芯可以將激勵頻率做到數百千赫茲或上兆赫茲，可以有效的提

3、高微型化磁通門傳感器的性能。所以本文基于這個特點，設計了一種基于FPGA的高頻率、微小信號測量的磁通門工作電路。
　　本文首先列舉了磁場的檢測方法，對磁通門傳感器的歷史，工作原理和檢測微弱信號的方法做了論述，其后論述電路的設計思路，在信號激勵方面，選用合適的芯片，制作了信號發(fā)生器，緩沖器，功率放大電路，并對前端激勵末尾部分的隔直流模塊的優(yōu)點通過測量數據進行說明。在感應信號處理方面，論述了信號放大器，AD轉換電路的實現，并針對基于F

4、PGA的正交矢量鎖相放大電路的設計思路和每步設計步驟進行說明。在上述設計中利用Multisim，Quartus II，Modelsim軟件對波形和信號處理進行了仿真，并測試了部分電路使用過程中的實際波形。最后，本文基于這套電路和所制作的磁屏蔽裝置和磁場產生裝置，對一種MEMS磁通門傳感器的測量范圍，靈敏度，線性度和精度進行了測量，對整體測量性能進行評價，驗證了整個系統的可行性。
　　本文設計的測量系統與其他測量系統相比：