overhauser质子磁力仪激发接收系统设计_学位论文.doc

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1、中南大学学士学位论文目录摘要3Abstract4第一章绪论51.1课题研究意义51.2Overhauser质子磁力仪的发展与现状61.3本文研究的主要内容与安排6第二章Overhauser质子磁力仪工作原理82.1质子进动原理与弛豫现象82.1.1质子自旋与自由态82.1.2质子在外场作用下的运动状态82.1.3质子进动弛豫过程92.2Overhauser磁力仪102.2.1Overhauser效应在磁力仪中的应用102.2.2探头的磁场测量112.2.3探头中感应线圈产生感应电动势信号分析112.3本章小结12第三章Overhauser质子磁力仪结构总体设计133.1仪器总体设计13

2、3.2主控CPU143.3信号测量153.3.1探头配谐153.3.2信号放大163.3.3频率测量163.4其他电路设计173.5软件开发设计173.6本章小结17第四章激发接收系统设计184.1激发接收系统整体设计184.1.1总体设计184.1.2系统工作过程184.1.3主控系统设计简述194.1.4激发电路的设计概要194.1.5接收电路的设计概要194.2可控射频功率信号源204.2.1设计概述2034中南大学学士学位论文4.2.2MSP430F149单片机简述214.2.3DDS214.2.4椭圆低通滤波器224.2.5射频功放电路244.2.6射频功率控制电路254.2

3、.7抗干扰设计概要264.3检波放大系统274.3.1设计概述274.3.2运算放大电路284.3.3滤波电路294.4本章小结31第五章设计总结与展望32参考文献33致谢3434中南大学学士学位论文Overhauser质子磁力仪激发与接收设计摘要：随着科技的发展、社会的进步，人们对于磁测量的要求也越来越高，现有的质子磁力仪已难以满足现代化测量的需要。本文针对现有国产仪器功耗大、测量精度差、稳定性不高的问题，首先在介绍过Overhauser效应基本原理的基础上，初步设计了基于Overhauser效应的质子磁力仪，采用ARM超低功耗芯片作为主控，提升仪器性能、降低功耗，设计使用新型CPL

4、D器件进行频率测量，给出了仪器的设计框图，说明了设计的要点。之后重点介绍了仪器的激发接收系统设计方案，该方案使用MSP430F149单片机作为主控板，激发系统使用可控射频功率信号源作为信号激发单元，对可控射频功率信号源进行了较为详尽的介绍，给出了设计框图，介绍了各个主要部分的设计与原理，讨论了进行抗干扰设计的思路；又设计了接收系统，该系统具备信号放大与滤波功能，使用专用仪器仪表放大器进行信号放大，设计模拟电路进行了信号带通滤波获取有用信号。在最后进行了设计的总结与展望。关键词：Overhauser效应；磁力仪；ARM芯片；探头激发；放大滤波34中南大学学士学位论文OVERHAUSERm

5、agnetometerexcitationandreceivingpartdesignAbstract：Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theprogressofthesociety,therequirementofmagneticmeasurementisbecominghigherandhigher.Itisdifficultfortheexistingprotonmagnetometertomeettheneedsofmodernmeasurement.Thisarticleisinviewoftheexistingdomesti

6、cinstrument’sproblems,suchasbigpowerconsumption,highmeasurementprecision,poorstability.Firstofall,onthebasisoftheintroductionofbasicprincipleofOverhausereffect,preliminarilydesignstheprotonmagnetometerbasedontheOverhausereffect.Itusesultra-lowpowerconsumptionARMchipasthemaster,whichcanimproveins

7、trumentperformanceandreducethepowerconsumption.ThefrequencymeasurementisdesignedtousenewCPLDdevice.Besides,thearticlegivesinstrumentdesignblockdiagram,andillustratesthemainpointsofthedesign.Afterthat,thisarticleintroducesthe