闭环反馈式数字磁通门传感器

针对传统磁通门传感器模拟电路温度性能相对较差的问题,研究了一种闭环数字磁通门传感器。利用高速A／D直接采样传感器信号,用单片机进行数字信号处理,再经D／A转换输出反馈信号。详细介绍了传感器的硬件结构和软件设计,并用该传感器对地磁场进行了测量试验。结果显示：它的零位温度系数为6．7×10^-10／℃,灵敏度温度系数为2．5×10^-4／℃,线性度达到了5．4×10^-3。     

基于DSP的数字磁通门传感器设计

针对传统磁通门传感器模拟电路受温度影响较大的问题,设计了一种基于DSP的数字式闭环磁通门传感器.传感器的模拟电路由AD转换器、DSP和DA转换器取代,滤波、相敏整流和积分等关键环节采用DSP软件编程实现,模拟电路的减少增强了系统的稳定性.传感器的精度和稳定性主要取决于位于反馈回路的DA转换器,采用高分辨率、高稳定的DA转换器芯片可有效提高传感器的温度性能.详细介绍了该磁通门传感器系统的硬件结构、软件设计和实验结果.结果显示:系统零点温度系数为8.9×10-7/℃,灵敏度温度系数为3.9×10-6/℃,25℃时线性度达到了9.4×10-5.     

基于单片机的磁通门传感器非正交性校正研究

为提高对磁通门传感器误差校正的能力,该文提出基于单片机的磁通门传感器非正交性误差校正方法。构建磁通门传感器非正交性约束参数模型,结合PI调节器对磁通门传感器的节点进行部署设计;在输出振荡模式约束下设计磁通门传感器的组网结构,结合ZigBee组网协议实现传感器路由探测;在自适应反馈调节方法的约束下,结合最短路径寻优控制过程实现磁通门传感器非正交性误差补偿抑制,通过自适应扩频处理方法对传感器的信道输出进行补偿,并提取传输信道的关联特征量,结合信道均衡控制方法进行磁通门传感器网络的输出误差补偿;采用单片机对磁通门传感器校正过程进行集成控制,提高磁通门传感器输出过程的自适应信息处理能力。仿真结果表明,采用该方法进行磁通门传感器非正交性误差校正过程的稳定性较好、传输损耗较少,输出结果误码率较低,有效提高了传感器的信息输出的准确性。     

基于SVR的三轴磁通门传感器误差修正研究

提出了一种基于支持向量回归机(SVR)的三轴磁通门传感器误差修正方法。分析和理论计算了三轴磁通门传感器中由于三轴非正交、灵敏度不一致与零点漂移所引起的测量误差;设计了相应矩阵形式的数学模型对该误差进行修正。构造新的目标函数,使修正模型的参数矩阵转换为等价的线性形式,从而建立起中间模型。再由SVR算法辨识出中间模型系数,并通过中间模型系数与参数矩阵之间的关系,实现对误差修正模型的辨识。用实际地磁场测量数据进行测试,结果表明:三轴磁通门传感器在不同姿态下的测量误差由800 nT修正到60 nT以下。该研究为提高三轴磁通门传感器性能提供了一种可行方法。     

基于单片机的传感器曲线拟合

传感器使用前要进行标定,标定时要进行曲线拟合.若用微型计算机处理很简单,但实际中用单片机标定时,因它无矩阵运算,只能进行一般的代数运算,处理就显得非常不方便.推导了二次多项式曲线拟合待定系数的代数计算公式,应用这些公式来处理数据非常方便.通过实例说明了其应用,实践证明,效果良好,可广泛用于基于单片机标定中的二次项式曲线拟合.     

基于磁通门传感器的数据采集和修正

以磁通门传感器的低功耗、高精度采集与大容量存储技术为需求目标,在优化方案的基础上,设计了采集数据、记录时间、存储数据并拟合修正的电路系统,重点对电路系统的构成和数据修正的方法进行研究与改进.在实际地磁环境下对样机进行测试,结果表明:整套装置的功耗降低至mW级别,地磁场测量值和准确值的偏差在20 nT以内,存储量达到了2GB,实现了预期目标.     

基于异或运算相敏整流的数字磁通门设计

针对模拟电路磁通门温度特性差,数字电路磁通门占用接口多且反应慢的难题,提出了一种基于异或运算相敏整流电路的数字式闭环磁通门传感器.该异或运算电路是将高速AD采样得到的二次谐波信号与参考方波信号进行异或逻辑运算后经高速DA完成了数字相敏整流功能.采用基于异或运算相敏整流电路的磁通门系统既改善了温度特性,同时也节约了数字接口,减少了数字处理器的运算负担.通过实验测试,结果显示:系统测量范围为±62900 nT,线性度为2.8×10-4,分辨力约为2 nT,磁通门反馈回路的-3 dB带宽约为240 Hz.     

数字磁通门传感器的自动相位对准

三轴数字磁通门传感器信号处理电路的延时(相位延迟)及各轴延时不一致,影响数字滤波器的输出性能。提出了基于加权最小二乘法的互功率谱相位法计算延时的方法,针对该数字滤波器的特性,选择传感器的不同谐波信号对比分析相位延迟计算的精度,并设计了传感器的自动相位对准方法。实验结果表明:该计算方法精确有效,自动相位对准使滤波器输出性能提高25.89%。     

基于二次谐波脉冲幅值法的磁通门传感器

简述了磁通门现象的数学模型和工作原理。针对磁通门传感器在提高带宽时噪声也会随之增大的问题,应用二次谐波选择法设计了磁通门信号处理电路,试制了一种宽带低噪声磁通门传感器,很好地解决了提高带宽和降低噪声之间的矛盾。经测试,样机带宽可以达到700 Hz以上,10 Hz处的噪声小于10 pT/Hz,线性度为0.2%。     

基于磁通门与重力加速度传感器的钻井测斜仪

介绍了以磁通门技术与加速度计为工作原理的钻井测斜仪,阐述了两种传感器的工作原理及测斜仪的结构设计,推导出井斜角、方位角、工具面角的数学模型。测斜仪采用幅值相位法和二次谐波法检测信号,采用内置单片机处理数据,通过对采集的数据进行逐点修正的方法来消除多种误差的影响,使测斜仪的测量精度得到显著提高。     

Two-axis micro fluxgate sensor on single chip

We present a two-axis micro fluxgate sensor on single chip for electronic compassing function. To measure X- and Y-axis magnetic fields, functional two fluxgate sensors were perpendicularly aligned and connected each other. The fluxgate sensor was composed of square-ring shaped magnetic core and solenoid excitation and pick-up coils. The solenoid coils and magnetic core were separated by benzocyclobutane which had high insulation and good planarization characters. Copper coil patterns of 10 μm width and 6 μm thickness were electroplated on Ti (300 Å)/Cu (1,500 Å) seed layers. 3 μm thick Ni_0.8Fe_0.2 (permalloy) film for the magnetic core was also electroplated under 2,000 gauss. Excellent linear response over the range of ?100 μT to +100 μT was obtained with the sensitivity of ～280 V/T. Actual chip size was 3.1×3.1 mm². The sine and cosine signals of two-axis fluxgate sensor had a good function of azimuth compass.     

RTD型磁通门传感器检测系统设计

为了对外界静磁场进行检测,设计了滞留时间差(RTD)型磁通门传感器的检测系统.通过对检测系统信号调理电路、数字存储单元以及数据处理算法等方面的设计优化,提高了检测系统的检测精密度和准确度.在电磁屏蔽室中,利用赫姆霍兹线圈给定外磁场,对所设计的检测系统进行测试,实验结果表明:时间差波动小于±0.1μs,在±5 ×104 nT范围内线性度误差为±0.21％,灵敏度为22.4 s/T,多次测量标准差不大于0.03,适合用于对静磁场的检测.     

基于单片机的恒温源的研制

介绍了一种标定温度计的标准恒温源,它以单片机为核心,利用单片机中比较器构造的单积分A/D模块采集温度传感器转换的温度输入信号,经单片机的脉宽调制处理输出控制信号至大功率三极管,使其发热至给定的温度。     

单片机在冰传感器的智能化应用

研制了一种精确可靠控制结冰的传感器，采用谐振管式结构，利用AT89C2051单片机对传感器进行智能化控制，取得了理想的测量和控制效果。     

基于单片机的电容式角位移测量系统

介绍一种电容式角位移测量系统,它以电容传感器作为敏感元件,以89C51单片微机为控制核心。详细分析了电容式角位移传感器的结构、特点及工作原理,叙述了该系统的硬件框图及软件流程图,实验结果表明:在0°~90°测量范围内,系统的测量精度可以达到±0.05°。     

基于单片机的自适应温度控制系统

人体生物知性检测要求较高的温度准确度和稳定度，针对该应用设计了一个温度控制器；用现代控制理论分析了该系统；建立了系统的数学模型，并推导出其状态空间方程。从而提出了先使温度快速稳定在目标温度附近，然后通过自调整参数达到目标温度的自适应温度控制方案。仿真计算的结果证明了方案的可行性和对环境温度变化的适应能力。最后以PIC1672A单片机为核心，具体实现了一个使用该控制方案的温度控制系统。实验结果表明该方案可以取得满意的准确度和稳定度。