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基于磁通门的高精度数字磁探仪系统研究

更新时间：2020-03-16 18:51:21 大小：6M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：磁通门磁探仪 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

磁通门磁探仪是一种具有广泛应用前景且身价甚高的专门技术。它主要用于微弱磁场信息的探测，如环境磁场监测、地磁场研究、石油矿藏勘探、材料无损探伤、武器侦查、宇宙磁场测量等各个方面。传统的磁通门磁探仪多采用机械式的结构制作以及模拟的电路设计，尺寸偏大且容易受环境影响，抗干扰能力差。随着材料技术和电子信息技术的快速发展，特别是MEMS技术以及集成电路工艺的迅速发展，磁通门磁探仪更加小型化和数字化。如今的磁通门磁探仪结构紧凑、体积小、重量轻、抗震性好，不仅可以极大地减小环境对系统的影响，同时也降低了系统功耗，提高了系统的精度和稳定性。通过学习和研究，本文主要做了以下工作：

第一，本文首先从磁场测量方法概述入手，介绍了磁通门探头的分类及制作技术。通过分析磁通门的变压器效应以及磁通门的数学模型，阐明了磁通门的工作原理。

第二，基于磁通门技术，结合ATmega8L和ATmega128L单片机，设计了一款集多路信号获取、自动调试、液晶显示、人机交互操作等功能于一体的高精度数字磁探仪系统。系统硬件上以野外磁场精确测量这一目的为背景来展开设计，主要包括电源管理模块、磁通门探头制作、磁信号放大处理模块、A/D与MCU控制模块、探头姿态监控模块、实时温度测量模块、液晶显示模块、实时时钟模块以及人机交互操作模块等。软件部分主要是对各个功能模块编程，其中包括通信规约设计、温度读写算法、倾角监控算法、温度补偿算法、电磁标定算法以及用户操作功能软件的实现等。

第三，在系统细节设计上，本文提出了由单片机产生数字方波激励信号直接驱动磁通门探头的数字激磁法，激磁信号是频率可调的，这不仅为减小因探头的差异化带来的系统误差提供了方便，同时也改善了传统RC模拟激磁电路的稳定性问题。设计采用了结构更加简单的峰值检波电路取代传统复杂的谐波法电路，简化了电路设计，并降低了系统功耗。为解决磁通门磁探仪所固有的系统温漂问题，设计增加了温度检测补偿模块，并研究了自动温度漂移补偿的实现方法。

最后，将装配完好的磁通门磁探仪系统送往中船重工宜昌磁学计量测试检验站进行了性能检测。检测结果表明，系统能在日晒、雨淋、潮湿、高温、低温环境下持续稳定工作，并且可轻松达到1nT级的测量精度，实现了预期...