三分量磁通门地磁场检测装置传感器设计

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1、摘要三分量磁通门地磁场检测装置是应用磁通门传感器对地磁场进行测量的矢量检测装置。与其它类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨率高，测量弱磁场范围宽，体积小、重量轻、功耗低，经济性好，能够直接测量磁场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点，被广泛应用于各种领域。本文分析了磁通门传感器的工作原理，详细论述了如何采用数字检波的方法进行信号处理.本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设计和单片机程序。检测装置主要由三分量磁通门传感器、单片机最小系统、A/D数据采集电路和串口电路构成。三分量磁通门传感器检测到磁

2、场的矢量大小，输出信号经过有源滤波器和放大器处理后得到三路幅度与磁场各分量大小成正比的正弦信号。A/D同时对三路信号进行4倍频采样，将两个周期的采样数据传送到单片机，然后单片机通过串行端口将数据发送到计算机，最后由计算机完成数据的处理和分析。关键词三分量地磁场数字检波数据采集串行端口TheDesignofGeomagneticFieldDetectionDeviceBasedonThree-componentFluxgateSensorsAbstratThethree-componentfluxgateg

3、eoamagneticfielddetectiondeviceisakindofvectordetectiondevicewhichcanmeasurethegeoamagneticfielddirectly.Comparedwithotherinstrumentswhichcanmeasuregeomagneticfield,thefluxgatesensorhasthevirtueofsmallsize,lightweight,lowpowerconsumptionandgoodeconomy,isu

4、sedwidelyindifferentfields.Thispaperintroducestheworkingprincipleofthefluxgatesensorandthedigitaldemodulationmethodindetail.Thedesignofhardwarecircuitofthethree-componentfluxgategeomagneticfielddetectiondeviceandprogammingofMCUarealsointroducedinthispaper

5、.Thedetectiondeviceconsistsofthree-componentfluxgatesensors,MCUsystem,A/Ddataacquisitioncircuitandcomportcommunicationcircuit.Themagneticvectorisdetectedbythethree-componentfluxgatesensors,signalsoutputfromthesenorsareprocessedbyactivefiltersandamplifiers

6、.Thentherearethreesinusoidalsignals,whoseamplitudeareproportionaltothemagnitudeofgeomagneticfieldcomponent.TheA/Dconvertorproduces4pointssamplingsignals,andtransmitsdataoftwocyclestoCPU,thenCPUsendthedatatocomputerviathecomport.Finally,thedataisprocesseda

7、ndanalyzedbycomputer.KeywordsthreecomponentsgeomagneticfieldDigitaldemodulationDataAcquisitionComPort目录摘要1ABSTRAT21绪论11.1研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义11.2各种测磁仪器21.3磁通门测磁仪器的研究现状52检测装置的工作原理62.1磁通门传感器的工作原理62.2检测装置的工作原理82.3地磁检测装置的主要功能123三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计123.1前置检测电

8、路的设计123.1.1分频电路和信号转换电路的设计：133.1.2驱动电路的设计：133.1.3选频放大电路的设计：143.216位A/D转换器4倍频采样的硬件设计163.2.1根据A/D采集电路的设计要求选择合适的A/D：163.2.2A/D采集电路的设计：173.3内部电源的设计184三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计194.1STC89C54RD+单片机介绍194.2A/D的软件控制204.3程序流程图214.4示例