一种小型数字化光泵测磁系统的设计

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1、第35卷第6期电子器件Vo1．35No．6ChineseJournalofElectronDevicesDec．20122012年12月TheDesignofaSmall-ScaleDigitalOpticalPumpingMagnetometerL／Hui，HUHui，ZHANGZhitong(1．AnhuiNormalUniversity，InstituteofPhysics，WuhuAnhui241000，China；2．DepartmentofElectronics，NorthChinaInstituteofA

2、erospaceEngineering，LangfangHebei065000，China)Abstract：Asmall—scaledigitalOpticalPumpingMagnetometerisdesignedfortheoccasionswherethespaceislimited，suchastheUAVmagneticairbornedetection．ThefrontendinthesystemusesdiscretemodifiedVCOtocarryoutLamer~equencytracking

3、，andtheendutilizeshighspeedCPLDandARMembeddedprocessortorealizes~equencymeasurement，deduce，displayandstorage．Meanwhile，thistrackingsystemtakesadvantageoftheredundantresourcesofthecentralcontrollertoperformtheauxiliarycatchingfunction．ThecompactCPLDandARMembedded

4、processorreducescomplexity，powerconsumptionandsizeoftheequipment．Furthermore，buildingtheVCOmoduleusingcheapdiscretecomponentslowersthecostconsequently．Theexperimentsshowthemeasurementprecisionisabout0．01nT，thecatchingtimeafterbootingandlostislessthan5S．Thetotalp

5、erformancesexcelsimilarproducts．Keywords：opticalpumpingmagnetometer；lamer~equency；improvedtypeVCO；highspeedCPLD；ARM；auxiliarycatchingEEACC：7210doi：10．3969／j．issn．1005—9490．2012．06．012一种小型数字化光泵测磁系统的设计冰李辉，胡辉，张志通(1．安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽芜湖241000；2．北华航天工业学院电子系，河北廊坊06500

6、0)摘要：针对无人机航空磁测等空间受限场合设计了一种小型数字化的光泵测磁系统。该系统前端使用改进型VCO进行拉莫尔频率跟踪，后端利用高速CPLD和ARM嵌入式处理器来实现测频、反演、显示与存储，处理器的富余端口同时完成频率跟踪环路的辅助捕获功能。由于采用紧凑型CPLD与ARM嵌入式处理器，减少了系统的复杂性，使得设备体积与功耗大大减小；同时利用廉价的分立元件构建VCO，进一步降低了成本。实验表明测磁精度约为0．01，开机与失锁后的捕获时间小于5S，综合性能优于同类产品。关键词：光泵磁力仪；拉莫尔频率；改进型VCO；高速

7、CPLD；ARM；辅助捕获中图分类号：TH762文献标识码：A文章编号：1005—9490(2012)06-0674-05随着我国经济的高速发展，对铁矿石等资源的目前光泵磁力仪对磁场的测量都是通过对拉莫需求急速增长，因此大规模的国土资源普查势在必尔频率的跟踪锁定来实现。本文设计了完整的行，这就对各种物探仪器的研制和改进提供了广阔测磁系统，包括前端跟踪锁定环路，以及后端测频、的市场前景。磁测法是利用精确测量地球磁场来获存储与显示系统；分析了各个模块的工作原理，并给得找矿信息，是一种常用的物探方法。质子旋进式出了具体的设计

8、方法与电路结构。磁力仪结构简单，价格便宜，但是功耗大，精度相对1光泵测磁原理于找矿的要求也显得不足。超导磁力仪精度很高，但是需要液氮冷却，储存运输很不方便，尤其不适合氦光泵磁力仪是原子共振磁测仪器，共振物质航空磁测。光泵磁力仪是利用光泵作用和核磁共振是氦气。氦(He)是一种惰性气体，外壳为两个电技术制成的磁测仪器，具有精度高(至少