基于磁传感器阵列的微弱磁性目标定位的研究

发布时间：2017-04-30 05:07

  本文关键词：基于磁传感器阵列的微弱磁性目标定位的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线胶囊内窥镜技术的发展给人体内部胃肠道等器官的检查带来了巨大的突破，无线定位技术是这种诊疗方式的关键技术，，人体消化道内的无线跟踪技术中，医学成像定位、超声定位、射频信号定位、电磁定位、磁标记物定位等是现在比较常用的无线定位方式，而这些种种的无线定位方式都有着这样或那样的缺点，针对于此，考虑到近年来不断发展的磁传感监测技术，可以选择采用磁定位技术来跟踪胶囊，基于这一思路，设计了磁传感器阵列测量系统。系统设计过程如下： 首先对永磁体的基本磁场理论进行探讨，就最基本的磁偶极子理论进行了介绍，然后介绍了经典磁定位理论，最后就几种典型形状永磁体磁场的理论推导，并且在MATLAB环境中模拟仿真出了它们周围的的磁场示意图，为后面的系统设计打下了理论基础。 开始设计此磁测系统的硬件部分，通过对硬件器材的选用、介绍、连接，逐步搭建起来整个磁测系统的硬件结构。硬件系统分成磁传感器模块和后台数据传输、处理模块。传感器选用了霍尼韦尔的HMC5883L传感器，后台的单片机开发板选用普中科技的HC6800单片机开发仪，考虑到传感器模块与后台数据传输的地址译码问题，采用了开关电路配合译码器的设计，译码电路采用74LS154译码器，开关电路选择了MAX4501开关，显示器采用了1602LCD。 对于此磁测系统的软件采取先分后总的方式完成了各分部到总体的的设计。软件系统实现校准、设置、测量等功能，包括主程序、初始化程序、自测试程序、设置程序、测量程序。 利用这个系统对三种典型形状的永磁体进行了两组测量试验，第一组试验针对永磁体与磁传感器阵列的距离对于定位精度的影响进行研究，第二组试验针对磁传感器阵列中的传感器间的间距对于定位精度的影响进行了研究，最后对试验数据进行了统计分析，得出了磁传感器阵列的有效距离范围、阵列中传感器的间距对于定位精度的影响、永磁体形状对于定位精度的影响等一些对于以后的深入研究和实际应用有益的结论。
【关键词】：磁传感器阵列 磁场测量系统 典型形状永磁体
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.2 本课题研究现状12-15
• 1.2.1 国内研究现状12-14
• 1.2.2 国外研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容与创新点15-16
• 1.3.1 本文的主要研究内容15-16
• 1.3.2 本文的创新点16
• 1.4 本文的组织16-18
• 第2章 磁场定位技术理论基础18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 磁偶极子磁场空间分布模型及其理论推算18-21
• 2.3 磁场定位算法21-23
• 2.4 牛顿迭代法及其在定位算法中的应用23-24
• 2.5 典型空间域磁性体磁场的计算公式24-37
• 2.5.1 球体25-30
• 2.5.2 水平圆柱体30-33
• 2.5.3 直立长方体33-37
• 2.6 小结37-38
• 第3章 系统硬件设计38-50
• 3.1 系统总体设计38-40
• 3.2 硬件模块的选取40
• 3.3 硬件模块简介40-50
• 3.3.1 传感器简介40-43
• 3.3.2 HC6800 开发板简介43-46
• 3.3.3 译码器简介46-47
• 3.3.4 开关电路简介47-48
• 3.3.5 1602LCD 简介48-50
• 第4章 系统软件设计50-60
• 4.1 分部程序介绍50-56
• 4.1.1 HMC5883L 驱动程序50-52
• 4.1.2 I2C 总线驱动程序52-53
• 4.1.3 自测试温度补偿53-54
• 4.1.4 读数程序54-55
• 4.1.5 LCD 显示驱动55-56
• 4.2 整体程序方案介绍56-60
• 第5章 典型形状磁性体磁场试验研究60-69
• 5.1 引言60
• 5.2 试验方案60-63
• 5.3 试验过程63-64
• 5.4 试验结果及分析64-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 本文总结69
• 6.2 存在的问题和未来的研究方向69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭旭东;颜国正;何文辉;;胶囊状全消化道介入诊查装置的三维磁定位[J];北京生物医学工程;2007年03期

2 霍小林,楼正国,李军,汪元美;基于最小偶极子数解的脑磁定位方法[J];电子与信息学报;2001年10期

3 郑小林;李金;侯文生;何金;;应用磁传感器阵列定位跟踪消化道诊疗胶囊[J];光学精密工程;2009年03期

4 任来平,赵俊生,侯世喜;磁偶极子磁场空间分布模式[J];海洋测绘;2002年02期

5 王坤东;颜国正;姜萍萍;何文辉;郭旭东;;基于永磁磁场的电子胶囊定位系统[J];生物医学工程学杂志;2007年05期

6 曾昭瑞;刘修泉;张炜;黄平;;体内胶囊内窥镜磁场定位检测系统的研究与设计[J];微计算机信息;2008年20期

7 范师美;;斜磁化有限长水平圆柱体的磁场[J];物化探电子计算技术;1980年01期

8 张朝阳;肖昌汉;阎辉;;磁性目标的单点磁梯度张量定位方法[J];探测与控制学报;2009年04期

9 张兴;何继光;李国丽;;无线内窥镜三点定位方法及简化[J];系统仿真学报;2008年09期

10 侯文生,郑小林,彭承琳,彭小燕,吴旭东;体内微型诊疗装置磁定位简化模型的实验研究[J];仪器仪表学报;2005年09期

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1 任家峪;基于磁传感器阵列的无线跟踪定位技术及其应用研究[D];重庆大学;2010年

  本文关键词：基于磁传感器阵列的微弱磁性目标定位的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：336293