基于AMR的平面磁传感器阵列的关键技术研究
本文关键词: HMC5883L 传感器阵列 数据采集模块 磁偶极子 磁场定位技术 出处:《北方工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近年来环境污染日益加剧,导致消化道疾病发生率不断上升。鉴于消化系统的特殊性,目前为止都没有较为有效、科学的诊断方法,尤其是在小肠段,目前的主要诊疗手段都存在着较大的不足。与传统诊疗手段相比,人体胃肠道无创诊疗检测系统对该类疾病的诊断具有巨大的优势。该系统主要有磁性胶囊、体外磁场数据采集装置、磁性胶囊定位装置以及磁场数据处理系统构成。本文研究的基于AMR的平面磁传感器阵列的关键技术正是实现这套无创诊疗系统的关键所在。论文主要分为以下五个章节。第一章,首先介绍磁性胶囊定位技术背景、意义以及该技术在国内外的研究进展情况;其次概述系统总体方案及系统框图;最后对论文的关键技术进行综述并提出论文的主要工作。第二章,首先提出传感器的选型问题,并根据要求选择合适的传感器。其次,介绍了传感器阵列的布局方案。本文采用16个AMR传感器组成一个平面磁传感器阵列,并对人体消化道系统有一个近乎全面的覆盖,以便更加准则的检测磁性胶囊的位置;最后,完成系统硬件平台设计与调试工作,该硬件平台主要包括两大模块分别是FPGA接口板模块和MCU控制板模块。其中接口板是与传感器阵列直接相连的模块,其作用是把传感器采集的磁场信号上传给控制板;控制板用来实现对传感器的控制,并把磁场信号上传给PC端的软件处理平台。第三章,主要介绍基于Labview的磁场信号采集及处理软件平台,该平台可以对传感器进行实时控制,并显示每个传感器的波形图以及对应的磁场信号强度值,采集的磁场信号数据能以文件的形式保存在电脑的指定位置。第四章,首先介绍了磁偶极子模型,其次给出了磁偶极子模型直角坐标系下的求解方法及正向建模,最后详述了磁性胶囊的定位原理并提出差分方法来降低地磁场的干扰。第五章,对论文工作进行总结并提出进一步的研究方案。
[Abstract]:Due to the particularity of digestive system, there is no effective and scientific diagnostic method, especially in the small intestine, due to the particularity of digestive system. Compared with the traditional diagnosis and treatment methods, the human gastrointestinal non-invasive diagnosis and treatment system has a huge advantage in the diagnosis of this disease. The system mainly has magnetic capsules. External magnetic field data acquisition device. Magnetic capsule positioning device and magnetic field data processing system. The key technology of planar magnetic sensor array based on AMR in this paper is the key to realize this noninvasive diagnosis and treatment system. The next five chapters. Chapter one. Firstly, the background and significance of magnetic capsule positioning technology and its research progress at home and abroad are introduced. Secondly, it outlines the overall scheme of the system and the system block diagram. Finally, the key technologies of the thesis are summarized and the main work of the thesis is put forward. Chapter two, the selection of sensors is put forward first, and the appropriate sensors are selected according to the requirements. Secondly. The layout of sensor array is introduced in this paper. A planar magnetic sensor array is composed of 16 AMR sensors and has an almost comprehensive coverage of human digestive tract system. In order to more standard detection of magnetic capsule position; Finally, the system hardware platform design and debugging are completed. The hardware platform consists of two modules: FPGA interface board module and MCU control board module, in which the interface board is directly connected with the sensor array. Its function is to upload the magnetic field signal collected by the sensor to the control board; The control board is used to control the sensor and upload the magnetic field signal to the PC software processing platform. Chapter 3 mainly introduces the software platform of magnetic field signal acquisition and processing based on Labview. The platform can control the sensor in real time and display the waveform of each sensor and the corresponding intensity of the magnetic field signal. The collected magnetic field signal data can be saved in the form of files in the specified position of computer. Chapter 4th introduces the magnetic dipole model. Secondly, the solution method and forward modeling of magnetic dipole model in right-angle coordinate system are given. Finally, the positioning principle of magnetic capsule is described and the difference method is put forward to reduce the interference of geomagnetic field. Chapter 5th. The paper summarizes the work and puts forward the further research plan.
【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212
【参考文献】
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,本文编号:1477484
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