《三分量磁通门地磁场检测装置传感器的设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三分量磁通门地磁场检测装置传感器的设计论文（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 . . . . . . . 摘要 三分量磁通门地磁场检测装置是应用磁通门传感器对地磁场进行测量 的矢量检测装置。与其它类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨率高， 测量弱磁场围宽，体积小、重量轻、功耗低，经济性好，能够直接测量磁 场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点，被广泛应用于各种领域。 本文分析了磁通门传感器的工作原理，详细论述了如何采用数字检波 的方法进行信号处理.本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设 计和单片机程序。检测装置主要由三分量磁通门传感器、单片机最小系统、 A/D 数据采集电路和串口电路构成。三分量磁通门传感器检测到磁场的矢 量大小，输出信号经过有源滤波器和放大
2、器处理后得到三路幅度与磁场各 分量大小成正比的正弦信号。A/D 同时对三路信号进行 4 倍频采样，将两 个周期的采样数据传送到单片机，然后单片机通过串行端口将数据发送到 计算机，最后由计算机完成数据的处理和分析。 关键词关键词 三分量 地磁场 数字检波 数据采集 串行端口 . . . . . . . TheThe DesignDesign ofof GeomagneticGeomagnetic FieldField DetectionDetection DeviceDevice BasedBased onon Three-componentThree-component FluxgateFlu
3、xgate SensorsSensors AbstratAbstrat The three-component fluxgate geoamagnetic field detection device is a kind of vector detection device which can measure the geoamagnetic field directly.Compared with other instruments which can measure geomagnetic field,the fluxgate sensor has the virtue of small
4、size,light weight, low power consumption and good economy,is used widely in different fields. This paper introduces the working principle of the fluxgate sensor and the digital demodulation method in detail. The design of hardware circuit of the three-component fluxgate geomagnetic field detection d
5、evice and progamming of MCU are also introduced in this paper. The detection device consists of three-component fluxgate sensors, MCU system, A/D data acquisition circuit and port communication circuit. The magnetic vector is detected by the three-component fluxgate sensors,signals output from the s
6、enors are processed by active filters and amplifiers.Then there are three sinusoidal signals,whose amplitude are proportional to the magnitude of geomagnetic field component. The A/D convertor produces 4 points sampling signals, and transmits data of two cycles to CPU, then CPU send the data to comp
7、uter via the port. Finally,the data is processed and analyzed by computer. . . . . . . . KeywordsKeywords three components geomagnetic field Digital demodulation Data Acquisition Com Port 目录目录 摘要 .1 ABSTRAT .2 1 绪论 .1 1.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义 .1 1.2 各种测磁仪器 .2 1.3 磁通门测磁仪器的研究现状 .5 2 检测装置的工作原理 .6 2.1
8、磁通门传感器的工作原理 .6 2.2 检测装置的工作原理 .8 2.3 地磁检测装置的主要功能 .12 3三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计 .12 3.1 前置检测电路的设计 .12 3.1.1 分频电路和信号转换电路的设计： .13 3.1.2 驱动电路的设计： .13 3.1.3 选频放大电路的设计： .14 3.2 16 位 A/D 转换器 4 倍频采样的硬件设计 .16 3.2.1 根据 A/D 采集电路的设计要求选择合适的 A/D： .16 3.2.2 A/D 采集电路的设计： .17 3.3 部电源的设计 .18 4 三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计 .19 4.1
9、STC89C54RD+单片机介绍 .19 4.2A/D 的软件控制 .20 4.3程序流程图 .21 . . . . . . . 4.4示例程序 .21 4.5串口发送的硬件设计 .23 5测试结果及分析 .24 5.1分频器电路测试 .24 5.2 功率驱动电路的测试 .25 5.3 信号转换电路测试 .25 5.4 带通滤波器的测试 .26 6对三分量测量的通道差异进行校正的方案设计 .28 6.1方案 1：通过硬件电路的调试进行校正 .28 6.2方案 2：通过软件编程对测量结果进行校正 .29 总结 .30 参考文献及参考资料 .31 致 .33 英文翻译 .34 英文翻译原文 .37
10、 . . . . . . . . . . . . . . 1 1 绪论绪论 1.11.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义 在介绍三分量磁通门地磁场检测装置之前，首先介绍一下它的研究目 的和意义。检测装置主要是通过检测地磁场的大小来寻找铁磁性物质的。 铁磁性物质中很重要的一类就是铁。 我国是最早发现和使用铁的国家，同时铁也是世界上发现并使用最早 的一种金属材料。 世界铁资源丰富，据美国地质调查所和矿业局 1996 年 1 月的统计， 世界铁矿石资源量超过 8000 亿吨，折合金属量超过 2300 亿吨。1995 年 世界铁矿石储量 1 500
11、 亿吨、储量基础 2300 亿吨，折合铁金属量分别为 650 亿吨、1000 亿吨。我国铁金属储量 73.29 亿吨，应在俄罗斯、澳大利 亚、加拿大、巴西之后居世界第 5 位。 截至 1996 年底，全国共查明铁矿产地 1834 处。累计探明铁矿石储量 504.78 亿吨，按全国铁矿石平均含铁品位 33%计算，铁金属量为 166.58 亿吨。扣除历年开采与损失，尚保有铁矿石储量 463.47 亿吨，铁金属 152.95 亿吨。 根据 80 年代中期地质科研部门对我国铁矿资源的预测，将全国大陆 划分为 17 个预测区，共有有望航磁异常区 1084 处，预测资源潜力 606 亿 t。其中 11 个预测区分布在东经 105线以东地区，有望航磁异常区 754 处，预测资源潜力为 317 亿 t，东部地区找矿程度较高，预测资源多 以隐伏矿或盲矿体分布在已知矿带的深部和周边部。东经 105线以区， 包括 6 个预测区，有望航磁异常 330 处，预测资源潜力为 289 亿 t，西部 地区找矿和研究工作程度较低或很低，尚有发现新矿区的前景。 中国的铁矿资
