高精度單軸磁通門(mén)傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、磁通門(mén)傳感器是一種基于軟磁材料磁化飽和時(shí)的非線性特性而工作的磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x器,是直接測(cè)量外界磁場(chǎng)分量的矢量磁強(qiáng)計(jì)。磁通門(mén)傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耐震性好及精度較高等優(yōu)點(diǎn),在科學(xué)研究、國(guó)防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等領(lǐng)域都有廣泛的用途。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金支持下展開(kāi)研究,目的是研制用于水下磁場(chǎng)測(cè)量的高精度磁通門(mén)傳感器,由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差隨時(shí)間累積,因此必須予以校正或重調(diào)。常規(guī)方法是接收GPS或其它有源無(wú)線電導(dǎo)航信號(hào)實(shí)現(xiàn),由于這種

2、方法需要水下航行器浮出或近水面航行,使其隱蔽性大大降低而且安全性受到了很大的威脅,因此提出了基于地磁場(chǎng)測(cè)量的水下定位方法來(lái)解決次矛盾。因此,研究和發(fā)展高精度、穩(wěn)定性好、高分辨率、功耗低的磁通門(mén)傳感器具有重要意義。
　　 本文調(diào)研了國(guó)內(nèi)外磁通門(mén)傳感器的有關(guān)文獻(xiàn),通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外磁通門(mén)傳感器的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用的回顧,深入探討了磁通門(mén)磁力計(jì)的結(jié)構(gòu)及磁通門(mén)傳感器的工作原理,并從其數(shù)學(xué)模型角度出發(fā),深入的分析了磁通門(mén)傳感器輸出信號(hào),采取二次諧波

3、檢測(cè)方案。在此基礎(chǔ)上,給出了磁通門(mén)傳感器的實(shí)現(xiàn)方案(前端電路通過(guò)諧振、二次諧波放大、帶通濾波、相敏檢波及二階巴特沃斯低通濾波器將磁通門(mén)信號(hào)調(diào)制成了可以表征磁場(chǎng)大小的直流電壓信號(hào)),完成了開(kāi)環(huán)的磁通門(mén)傳感器信號(hào)檢測(cè)和處理電路的設(shè)計(jì)與制作,完成了電路的整體調(diào)試及初步實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　 模擬式磁通門(mén)傳感電路的最大缺點(diǎn)是溫度性能較差,采用數(shù)字信號(hào)處理的傳感電路可大大改善磁通門(mén)傳感器的溫度性能。目前,國(guó)內(nèi)用FPGA對(duì)磁通門(mén)輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化