基于波形数据采样中频磁场测量系统研究

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1、lIlllIlllIlllIlllnIIlY2304790ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceResearchonIntermediateFrequencyMagneticFieldMeasurementSystemBasedonWaveformDataSamplingMasterCandidate：LiJieSupervisor：Prof．TangLuxinMay2013School

2、ofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要摘要随着交变磁场广泛应用，磁场测量有了很大发展，磁场测量技术已经广泛应用于地球物理、空间技术、军事工程、工业、生物学、医学、考古学等许多领域。目前市场上已经有了很多关于磁场测量的仪器和产品，基于磁场传感器的约束，大多数产品测量都是测量较大空间区域中心点的平均值，存在分辨率低、测量范围大、不能实现连续测量和显示空间点磁场测量等问题。本课题来源于国家自然基金

3、项目“交变磁场中金属离子诱导肿瘤热疗新方法的研究”项目的后续研究。本文以波形数据采样为核心，以单片ARM微处理器和FIFO存储器完成数据处理和磁场强度的测量，解决了因整流滤波带来的非线性误差、反应不够灵敏等问题；通过信号重构理论，对采集到的波形数据进行信号波形重构显示，在时域上直观、形象地反映了被测点磁场的变化特性。本文首先阐述了课题的研究背景和意义，综述了交变磁场测量的国内外研究现状；讨论了目前交变磁场的测量方法，确定了系统测量的理论依据；分析了基于整理滤波原理的中频磁场测量装置存在的问题，为克服整流滤波带来的非线性误差，提出了基于波

4、形数据采集的中频磁场测量系统的设计方案；详细叙述了系统的信号调理模块、数据采集模块、电源模块、频率检测整形电路、USB设备接口电路等硬件电路设计和软件实现流程以及信号重构理论与波形显示算法；最后对系统进行了相关测试，分析了系统的测量精度与波形显示以及存在的问题和改进方法。本文所研究的系统采用基于ARM⑧Cortex'rU．M3内核的微控制器LM3S1958，引入I．tC／OS．II嵌入式实时操作系统，根据系统硬件电路模块创建不同的用户任务，由lxC／OS．II来完成系统各个任务的调度，充分利用LM3S1958的片上资源。lxC／OS．I

5、I的抢占式任务调度策略，保证了任务的实时性。实验表明，基于波形数据采集的中频磁场测量系统具有很好的测量精度和测量一致性，系统稳定性好，波形显示采用软件同步触发，在波形显示无明显失真，实时性强，满足中频磁场测量要求。关键词：中频磁场测量；波形数据采样；信号重构；波形显示；同步软触发广东工业大学硕士学位论文AbstractWiththewidespreadapplicationofalternatingmagneticfield，magneticfieldmeasurementhasmadeagreatprogress．Ithasbeena

6、ppliedtogeophysics，spacetechnology,militaryengineering，industry,biology,medicine，archeologyandmanyotherfields．Atpresent，manyproductsrelatedtomagneticmeasurementhavebeensoldinthemarket．Butbecauseoftheconstraintofmagneticfieldsensors，mostproductsjustmeasuretheaverageofthec

7、enterofalargespatialregion，resultinginalowerresolution，alargemeasurescale．Theseproductscanalsonotachievetomeasurecontinuouslyanddisplaythemeasureresultofspatialpoint．ThistopicfollowstheresearchoftheNationalNaturalScienceFoundationProject，researchonnewmethodofmetalionsind

8、ucinghyperthermiconcocogy．Withwaveformdatasamplingasthecore，thethesisusessinglechiparmmicroprocessorand