三维可移动磁场测量系统的设计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磁场测量装置，是结合机械、电子、控制技术为一体的机电一体化设备。
【背景技术】
[0002]地磁探测技术历史悠久，经过不断研究和实践发现，地震与地磁的变化关系十分紧密。地震发生前后可引起地磁的异常变化，通过对地磁异常变化的检测，可以对地震进行预报。地球磁场可以视为一个变化的三维磁场，因此测量三维磁场变化在地磁的检测工作中十分重要。今年来，三维磁场测量技术突飞猛进发展，已取得了一定的研究成果。但是，多数三维磁场测量系统在测量精度、速度或稳定性方面存在不足，需要进一步的改善。对此，本设计在原有的磁阻传感器HMC1001/2组成的三维磁场测量系统的基础上，实现了一种新型基于恒流源作用下的三维磁场测量系统。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:在原有的磁阻传感器HMC1001/2组成的三维磁场测量系统的基础上，实现了一种新型基于恒流源作用下的三维磁场测量系统。
[0004]1、对磁阻传感器HMC1001/2组成的三维磁场测量电路进行了改进。整个测量系统分为磁信号检测电路、桥偏移消除电路、置位/复位电路、信号调理电路、单片机电路和数据显示电路六个模块。并对每个模块进行了深入的理论研究、计算和仿真，在此基础上制作了高稳定性、高精度的PCB板，便于实时测量。
[0005]2、考虑到三维磁场测量要求具有较快的测量速度，本设计采用了具有双通道的16位SARADC的单片机C8051F060对传感器的测量结果进行A/D转换和运算，其转换速率最大可达到lMsps。通过四位七段数码显示管显示测量的三维磁场值。
【附图说明】
[0006]图1是本三维可移动磁场测量系统硬件总体结构框图:
图1中，I一二维磁场彳目号检测电路；2—彳目号调理电路；3—数据米集及A/D转换；4一CPU控制；5—数据显示电路；6—脉冲信号发生；7—置位/复位脉冲电路；8—桥偏移电压消除电路；9 一单片机电路。
[0007]图2是系统电源总体设计示意图；
图2中，I一电源；2—置位/复位电路；3—恒流源；4一传感器；5—单片机；6、7—零电阻。
[0008]图3是恒流稳压电源原理图。
【具体实施方式】
[0009]本系统硬件设计基于磁阻传感器HMC1001/2的三维磁场测量系统，按照设计要求，将整个测量系统分为磁信号检测电路、置位/复位脉冲电路、桥偏移消除电路、信号调理电路、单片机电路和数据显示电路六个模块，其中单片机电路包括A/D转换电路、数据采集及显示电路和脉冲信号发生电路。
[0010]1、基于LM334的恒流源电源电路设计
这里需要说明的是，本系统电源总体设计示意图以及恒流稳压电源原理图均在附图中全A屮
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[0011]2、磁信号检测电路的设计
磁信号检测电路的传感器的每个测量轴分别串联在各自的恒流源电路中，这样保证每个电桥恒流源的稳定性。同时，为了保证三维磁阻传感器三个轴的性能一致，并能够同时使用三个轴，则要给三个电桥提供相同的脉冲电流，将三个的方向的S/R端并联连接，形成一个置位/复位电流带。
[0012]3、桥偏移消除电路设计
本结构采用单轴AMR传感器的惠斯通电桥结构，已有应用案例，此处不再赘述。
[0013]3、置位/复位电路设计
本结构采用Internat1nal Rectifier公司生产的CMOS开关管IRF7105作为RC电路的开关芯片，并通过单片机的时钟信号来控制IRF7105的导通和截止，从而产生S/R脉冲。IRF7105最大的优势是因其具有较低的导通电阻。另外，IRF7105还具有双N沟道和P沟道、可用于磁带或卷轴、没有负载、开关迅速、电压变化率呈动态和表面封装等特点。
[0014]4、信号调理电路设计
本设计部分采用LM324芯片。其内部有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
[0015]5、数据显示电路
本部分设计采用数码管显示，以有广泛应用这里不再赘述。
【主权项】
1.一种三维可移动磁场测量系统，一种基于恒流源作用下的可以进行三维磁场测量的>j-U ρ?α装直。
2.根据权利要求1所述的三维可移动磁场测量系统，其特征在于，利用恒流源作用进行三维测量。
【专利摘要】本发明公开了一种三维可移动磁场测量系统的设计，其特征在于：本设计可以有效解决现有的三维磁场测量系统不稳定等问题，提高了三维磁场测量的速度和精度，且具有体积小、重量轻、易操作等特点。以上设计在一定程度上为三维磁场的定位研究奠定了基础，能够将磁场测量计数更好的应用于日常生活中，比如地震预警，石油管道测量，通信定位等，为我们生产生活提供便利。
【IPC分类】G01V3-40
【公开号】CN104698504
【申请号】CN201310660240
【发明人】任波
【申请人】任波
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日