双轴磁通门传感器的仿真设计与制备

微型磁通门传感器是一种利用PCB(印刷电路版)技术制作的新型磁通门传感器,磁芯为十字交叉状双轴结构.介绍了传感器磁芯与线圈的组成结构,利用模拟软件Flux3D对传感器进行建模并仿真测试.最终制备的传感器尺寸为58.1mm×57.3mm,测磁范围±60μT,磁敏感度达到0.37mV/μT.仿真结果与试验结果基本相符合,证明了仿真设计与制备工作的可行性.     

基于磁通门传感器的弱磁场检测方法

为了实现对弱磁场的检测,研究了磁通门传感器原理,建立了磁通门传感器数学模型;采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC 6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器,结合DDS(直接频率合成器)激励电路和虚拟仪器构成磁通门磁强计.虚拟仪器上磁场调零功能可实现磁通门磁强计在不同磁场环境下的归零校准,对弱磁场的测量更加精确.经对比实验,选择激励信号频率为10 kHz,激励幅值为5V,此时该系统灵敏度较高.在稳定可控磁场中,利用特斯拉计对系统进行定标,实验结果表明,磁通门磁强计线性度较好,分辨力达μT级.     

大孔径开合式磁通门电流传感器探头参数设计

针对海洋工程中迫切需要的大孔径开合式腐蚀电流检测方法,设计了开合式磁通门电流传感器的探头,并通过将待测电流带来的磁场偏置影响代入磁芯磁导率,联立磁芯磁路方程和检测线圈的电路方程,结合相量法得出了开合式磁通门电流传感器的检测线圈电流脉冲计算公式,为大孔径开合式磁通门电流传感器的探头设计提供了理论依据,同时结合COMSOL仿真软件建立了有限元仿真分析模型,以720 mm孔径的磁通门电流传感器为例,从绕线方式、结构设计等方面分析计算了待测电流引起的磁场偏置,讨论了不同探头参数对磁通门脉冲的影响,对于传感器后处理电路的设计具有一定的参考价值。     

基于ARM的三端式磁通门传感器

传统磁通门传感器受环境变化影响较大,文中设计了一种基于ARM的三端式磁通门传感器.传感器对磁通门信号进行数字化处理,把二次谐波的积分值反馈到磁通门线圈中,最后在计算机上显示磁场大小与方向.软件取代了模拟电路中带通滤波、相敏检波和积分等环节.实验结果表明:设计的三端式磁通门传感器具有较好的稳定性和线性度.     

高温磁通门传感器设计与实现

针对井下智能导钻工程中使用的传统磁通门传感器不耐高温且在尺寸上无法满足井下狭小空间等问题,设计了工作在175℃高温环境下的高性能数字磁通门传感器。该传感器基于二次谐波法设计,采用SM320F28335GBS作为主控芯片,协调控制激励电路、感应电路、反馈电路与温度数据采集电路,联合磁通门探头实现了高温环境下磁场信号的采集与处理。实验测试结果表明：该高温磁通门传感器的量程为±60 000 nT,分辨率为3 nT,线性度为0.03%,与高性能磁通门磁测数据的相关系数为0.927,在175℃高温环境下的磁测数据验证了该数字磁通门样机能够用于高温环境下的磁场测量。     

磁通门罗盘的设计

介绍以磁通门技术为工作原理的方位传感器的设计。主要论述了磁通门探头工作原理以及电路的原理，并对误差进行了分析。     

三分量磁通门梯度仪校准算法研究

针对三轴磁通门传感器非正交、灵敏度不一致、零偏以及构成梯度仪的两个磁通门传感器位置不一致引起的测量误差问题,建立了误差模型;基于地磁矢量模值短时不变原理,采用线性化最小二乘算法进行一个磁通门传感器参数的辨识;基于校准后三分量差值F范数最小原理,采用多元线性回归的方法进行另一个磁通门传感器参数以及两个磁通门传感器相对位置关系参数的辨识。实验结果表明,该方法能够将两个磁通门中最大总场误差从1 194.4 n T降低到30.0 n T,将三分量梯度仪最大输出误差从529.1 n T降低到13.4 n T,有效地改善了梯度仪性能。     

磁悬浮轴承横向磁通传感器设计与分析

横向磁通传感器因结构紧凑和高检测精度在磁悬浮轴承系统中具有广阔的应用前景。 随磁悬浮轴承技术的发展,对横 向磁通传感器的检测性能提出了更高要求。 为进一步提升横向磁通传感器的性能,满足磁悬浮转子高精度位移监测需求,本文 针对灵敏度指标对传感器进行设计与分析。 通过建立传感器的数学模型和电磁场有限元分析,研究了激励频率和线圈参数之 间的关系。 对传感器线圈匝数与灵敏度的相关性进行了数值研究,从检测转子的角度分析了趋肤效应对传感器灵敏度的影响。 设计了传感器信号处理电路实现由位移信号到电压信号的转换,并搭建实验平台对传感器的输出特性进行测量。 实验结果表 明,当灵敏度为 20 mV/ μm、检测范围为±500 μm 时,传感器的线性度为 0. 69% ,且具有良好的动态特性,适用于磁悬浮轴承系 统的转子高精度径向位置检测。     

一种基于改进型数字相敏整流电路的磁通门传感器设计

在全面分析了数字电路磁通门特点的基础上,构建得到一种经过改进的数字相敏整流电路。之后采用此数字相敏整流电路设计出一款具有高分辨精度的数字磁通门传感器。经测试发现磁通门的输出测量范围是:X轴等于162 800 nT,Y轴等于162 900 nT,Z轴等于162 700 n T,磁通门输出值和测量磁场之间具有线性关系。利用数字万用表测试激励信号的电流,采用示波器测试了激励信号频率与磁通门传感器的反馈电阻电压,测试发现磁通门分辨力小于2 nT。     

闭环反馈式宽带磁通门设计

针对数字磁通门响应速度慢的缺点,在深入研究模拟磁通门的基础上,通过采用模拟电路和提高磁通门激励信号频率等方法提高了磁通门带宽。同时,采用硬件及软件补偿方法避免了模拟电路温度性能差的影响,研制了一款宽带磁通门传感器。详细介绍了该磁通门系统的硬件结构、软件设计和实验结果。测试结果显示:在±6.7×104nT测量范围内的非线性误差为0.02%,分辨率小于2 nT,信号处理电路带宽为620 Hz,数字信号输出带宽为330 Hz,在-20~80℃范围内,被测量磁场相对误差不超过±0.32%。     

一种频率稳定的改进型CMOS环形振荡器

介绍了一种频率为1.2 MHz的CMOS环形振荡器的设计,工作电压范围是3 V～6 V,工作温度范围是-40℃～85℃.CMOS振荡器使用了Candence软件仿真工具设计,并采用尤锡上华(CSMC)的标准0.5μm双多晶硅、三层金属CMOS 工艺制作.为解决振荡频率随电压电源变化较大的问题,在分析传统的环形振荡器的基...     

基于CMOS数字图像传感器的图像采集系统的设计

以CPLD XC 95144作为核心控制器,采用CMOS数字图像传感器和LVDS接口技术开发了一种低功耗图像采集系统,在分析了LVDS接口芯片DS90C 124和CMOS数字图像传感器MT9V011的工作时序的基础之上,用VHDL编程对相关驱动电路进行了仿真和调试,实验结果表明,该系统具有功耗低、可靠性高等优点,可广泛应用于图像处理系统中。     

小型化硅微谐振式加速度计的实现与性能测试

设计了一款由微机电系统和专用集成电路构成的小型化硅微谐振式加速度计。该加速度计采用80μm厚SOI工艺加工微机电系统(MEMS)结构,采取真空封装技术降低结构噪声。首先,采用振荡信号作为自动增益控制电路中斩波器的控制信号,降低了闪变噪声且不会引入额外的功耗。其次,使用线性区工作的乘法器取代传统的吉尔伯特单元,通过大幅降低系统总体供电电压来降低功耗。最后,采用复位计数器进行频率数字转换,在所关心的带宽内抑制量化噪声。实验显示:该加速度计在达到±30 g线性量程的前提下,实现了2.5μg/√Hz的分辨率和1μg的零偏不稳定度。此外,为了减小电路自身发热引起的温度漂移,该样机的功耗被控制在3.5mW以内,系统集成后的尺寸约为45mm×30mm×20mm。基于所述技术,系统在体积、功耗和性能方面均有较大的提升。     

Low power high-performance radio frequency oscillator for driving ion traps

We report a simple, efficient, high voltage radio frequency (RF) generator powered by a single voltage source (1.5-7 V) to resonantly drive ion traps or other capacitive loads. Our circuit is able to deliver RF voltages > 500?V(p-p) at frequencies ranging from 0.1 to 10 MHz. This RF oscillator uses low-cost, commercially available components, and can be easily assembled onto a circuit board of a few cm(2). Because of its simplicity and good efficiency, this circuit is useful in applications requiring small size and low power consumption such as portable ion trap systems where the duration of operation under battery power is of concern.     

高精度电压气象信号产生电路设计

针对电压型气象传感器（湿度传感器HMP45D、辐射传感器TBQ-2B和气压传感器PTB220）输出信号的特点,以低功耗处理器、新型DAC、低失调电压的信号调理电路为核心,设计了一种可程控的高精度电压气象信号产生电路,模拟传感器的输出信号,为自动站采集器的故障判断和检定提供标准的气象信号源。设计上分别采用总线隔离技术、电源隔离技术和软件补偿等措施,提高了模拟信号的精度。测试表明：该电路工作稳定,输出电压精度高,误差小于10μV。     

工业过程电容层析成像系统硬件设计中的关键技术

文中分析了工业过程电容层析成象（ＥＣＴ） 系统的传感器,传感器极板阵列控制电路,电容／ 电压（ Ｃ／ Ｖ） 转换电路,通信接口等硬件模块设计中的关键技术及解决方法。     

全球卫星导航系统接收机的正交二分频器设计

将全球卫星导航系统(GNSS)接收机用于手持移动设备必须降低正交二分频器等大功耗模块的功耗,因此,本文提出了工作于1V电压以下的正交二分频器.使用提出的正交二分频器可使电路在各工艺角下高速稳定的工作,并大大降低模块的功耗.首先,介绍已有的高速二分频器.接着,计算了所提出结构的直流静态偏置,并对提岀的锁存器进行小信号建模和分析.最后,根据小信号模型分析得到的条件和GNSS接收机的应用要求,设计了提出的低功耗结构.实验结果表明:提出的二分频器最高工作频率为6.55 GHz,最低可工作到0.25 GHz,消耗电流为0.8mA,占用面积为0.014 4 mm2.提出的电路结构在0.13 μm CMOS工艺上实现,可稳定工作于1V电压下,目前已成功应用于低功耗的移动GNSS接收机中.     

应用硅和非硅MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池

分别以硅和不锈钢材料为极板研制了两种结构简单、体积小、比能量密度高的微型直接甲醇燃料电池,并介绍了该电池的工作原理和结构。利用光刻、溅射和腐蚀等MEMS技术完成了硅基微型直接甲醇燃料电池的制作,实验测试表明,在室温条件下,使用1.5 mol/L甲醇溶液供液时其开路输出电压为520 mV,最大输出功率密度达到5.9 mW/cm²;利用非硅微加工技术完成的不锈钢微型直接甲醇燃料电池,在室温下用2 mol/L甲醇溶液供液时开路输出电压为650 mV,最大输出功率密度达到15.8 mW/cm²。     

电场能量采集器的最大输出功率追踪电路设计*

本文采用频率变换原理采集输电线周围电场能量,设计了一种能量采集电路,对超级电容充电。负载阻抗呈电容性,为非线性负载,充电过程中阻抗不断变化。为实现最大输出功率传输,设计了低功耗的最大输出功率追踪(MPPT)电路,采用频率值为32.768 k Hz石英晶体构成方波振荡电路,因电容电压不能突变,通过充电电流控制开关导通时间,构成电流反馈最大输出功率点追踪系统。最大输出功率追踪电路的工作电流为1.2 u A,工作电压为5 V,功耗为6 u W。实验结果表明,在充电36min时达到最大功率输出,储能电容电压的大小为0.32 V,输出功率最大为18 u W。相比于直接充电电路,最大输出功率电路的能量采集效率提高了50%。     

电子式计数器停电记忆功能电路分析

针对电子式计数器类仪器仪表在突然断电或欠压时,如何才能实现保存断电之前的计数数据,并在供电恢复后从停电之前的数据状态开始继续工作的问题,在分析了工业控制领域实现停电记忆的各种方法及各自的优、缺点的基础上,着重分析了CT系列电子式计数器停电记忆功能的实现方法,通过对CT系列电子式计数器的集成电路芯片工作电压分别为5 V和3.3 V两种情况下的停电记忆部分的电路进行比较,建立起了在这两种不同的工作电压下,因断电时电压变化不同而导致停电记忆信号具有差异的关系。接着从功耗上对使用这两种不同工作电压的集成电路的优劣进行了评价。研究结果表明,CT系列电子式计数器的停电记忆装置简单实用,使用工作电压为3.3 V的集成电路芯片能获得更稳定的停电记忆效果。