低频交变磁场测量技术研究及仪器开发

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1、申请上海交通大学硕士学位论文低频交变磁场测量技术研究及仪器开发学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：B0703592学号：1070359030工学硕士生：宫延伟工程领域：测试计量技术及仪器导师：吉小军（副教授）上海交通大学电子信息与电气工程学院2010年1月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofPhilosophyDoctorLowfrequentalternativecurrentfieldmeasurementandR&Dofrelativei

2、nstrumentsAuthor：GongYanWeiSpecialty:MeasurementtechnologyandinstrumentationAdvisor:Asso.Prof.JiXiaoJunSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJan1,2010低频交变磁场测量技术研究及仪器开发摘要随着工业的快速发展和科技的不断进步，电子设备已充斥到工农业生产、国防和个人生活的方方面面，成为无处不在，不可或缺的必需品。不

3、容忽视的是，这些电子设备的使用在给人们带来方便和享受的同时，也带来了不少的负面影响，其中所产生的电磁辐射就可能对人体造成一定的危害，大量流行病资料的积累表明，低强度的交变磁场长期暴露会对人体健康产生不良影响。因此，低频交变磁场的测量已成为磁场测量方面的热点课题之一，对环境中低频交变磁场的认识不仅对我们了解这方面的知识至关重要，而且还使得我们有了一个交变磁场对人体产生影响的量化概念。在阅读文献资料了解常用测场测量方法的基础上，根据的测量需求和实际条件，本文筛选了电磁感应法，霍尔效应法，磁致伸缩法3种适合于测量低频交变磁场的方法进行了理论和实验研究。针对

4、不同方法的优缺点和技术现状，重点对电磁感应法和霍尔效应法设计了传感探头结构和信号调理电路，配合使用这两种方法实现了对1-500Hz频率范围0-10Gs场强范围的交变磁场的测量。对基于磁致伸缩原理的交变磁场的测量理论进行了研究，提出并设计了一套初步可行的测量方案。以低功耗16位单片机MSP430为核心，设计了相关的测量仪器电路，实现对传感器的激励、输出信号调理、数据采集、存储和显示。利用标准磁场发生装置-亥姆霍兹线圈，本文对两种测量方法测得的数据与磁场发生源数据以及理论数据作了处理与对比，结果表明霍尔效应法测量误差较大，但其测量频带较宽，适合测量超低频

5、交变磁场；随着频率的增大，电磁感应法的灵敏度也越大，适合测量500Hz以上的微弱交变磁场。分析了两种探头的特点和其测量误差来源，并根据现有的标定方法，对设计的探头作了初步的标定，达到了可以较为准确的 测量生活环境中交变磁场的要求。关键词：交变磁场测量，电磁感应，霍尔效应，磁致伸缩效应。第I页LowfrequentalternativecurrentfieldmeasurementandR&DofrelativeinstrumentsABSTRACTWiththerapiddevelopmentofindustryandtechnology,elect

6、ronicequipmentshavebeenfloodedtotheindustrialandagriculturalproduction,nationaldefenseandallrespectsofpersonallife.Atthesametime,electronicequipmentsbecomenecessitiesthatcannotbeneglected.However,whentheseequipmentsareusedinconvenienceandenjoyment,theyalsobringalotofnegativeeff

7、ects,inwhichtheelectromagneticradiationgeneratedbytheseequipmentscouldcausediseasetohumanhealth.Alargenumberofepidemiologicaldatasuggestthatlong-termexposureinlow-intensityACMFwouldhavenegativeeffectsonhumanhealth.Therefore，themeasurementofACMFhasbecomeoneofthehottopicsofmeasur

8、ementofmagneticfield.Notonlyitisessentialthatresearcho