基于双矢量磁强计的磁异常探测及处理系统

发布时间：2020-04-19 11:27

【摘要】：近年来,基于无源磁场的测量技术因其能够测得真实的磁场数据而对磁场不产生影响,受到了越来越多的重视。微弱磁场测量的关键技术是通过磁场传感器发现磁异常情况并提取其磁场特征与解析数据。本文基于AMR传感器的原理及特点,结合梯度测量法的优势,设计了一套基于双矢量磁强计的磁异常探测及处理系统。该系统包括前端硬件检测部分、数据采集部分及Labview磁场记录分析软件部分。前端硬件检测部分作为该检测系统中较为重要的一个部分,分别由磁信号采集电路、置位/复位电路及电源电路组成。其中,磁信号采集电路通过AMR传感器实现了磁信号至电信号的转换,以及后续的放大、滤波等处理;置位/复位电路实现了一组强电流脉冲的产生,将杂乱无序的磁畴重新进行排列,保证传感器维持在一个高灵敏度状态;电源电路则根据上述两板的工作需求提供电压值不同且稳定的电源。数据采集部分采用NI公司的USB 6009数据采集卡,该采集卡提供8路单端模拟输入通道,最大采样率为48ks/s,满足设计所需。通过高速USB接口,可将数据上传至Labview磁场记录分析软件部分。Labview磁场记录分析软件部分具有数据波形实时显示、记录及分析功能。该软件在采集过程中可实时观察到两传感器X、Y、Z三维方向的六路磁场强度波形,并支持数据保存至指定文件夹。对己测数据采用梯度测量法进行分析和计算,此方法可以有效的克服地球背景磁场的变化及周边环境温度变化等因素对系统的影响。经试验检测,该系统可在Labview软件中实时显示出空间中三维磁场信号强度,同时利用梯度测量法计算,使探测到的磁异常情况得到突出。
【图文】：

磁传感器,微电子,测量范围,市场

逡逑图２－１磁阻传感器内部结构逡逑当外加磁场与易磁化轴方向平行时，电桥的四个磁阻元件的阻值变化相同，逡逑输出为零。当外加磁场与易磁化轴垂直时，左下和右上的桥臂电流与磁化方向的逡逑夹角增大，电阻减小Ａ／？。左上和右下的桥臂电流与磁化方向的夹角减小，电阻逡逑增大Ａ／？。通过分析可知，此时输出电压表达式如式（２－２）所示：逡逑Ｕ邋＝邋ＶｈｘＡＲ／Ｒ逦（２．２）逡逑式中。为电桥供电电压，Ｒ为桥臂电阻，Ｍ／尺为磁阻阻值的相对变化率，逡逑Ｕ为输出电压且与外加磁场强度成正比。因此，各向异性磁阻传感器输出电压与逡逑磁场强度成线性关系，可利用其测量磁场。逡逑２．１．２磁阻传感器的选型逡逑目前

磁信号,采集电路,复位电路,电源电路

逡逑图２－１磁阻传感器内部结构逡逑当外加磁场与易磁化轴方向平行时，电桥的四个磁阻元件的阻值变化相同，逡逑输出为零。当外加磁场与易磁化轴垂直时，左下和右上的桥臂电流与磁化方向的逡逑夹角增大，电阻减小Ａ／？。左上和右下的桥臂电流与磁化方向的夹角减小，电阻逡逑增大Ａ／？。通过分析可知，，此时输出电压表达式如式（２－２）所示：逡逑Ｕ邋＝邋ＶｈｘＡＲ／Ｒ逦（２．２）逡逑式中。为电桥供电电压，Ｒ为桥臂电阻，Ｍ／尺为磁阻阻值的相对变化率，逡逑Ｕ为输出电压且与外加磁场强度成正比。因此，各向异性磁阻传感器输出电压与逡逑磁场强度成线性关系，可利用其测量磁场。逡逑２．１．２磁阻传感器的选型逡逑目前
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM936

【参考文献】