MEMS磁通門傳感器電路與FPGA信號處理設(shè)計.pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們的生活中已經(jīng)離不開各種電子設(shè)備，其中傳感器是必不可少的組件。磁場在空間中無處不在，利用磁傳感器可以實現(xiàn)航空航天、航?；蚴擒囕d的導(dǎo)航，可以使用在工程材料的探傷，也可使用與醫(yī)療或是其他的科研方面。目前測量磁場的傳感器主要有SQUID、霍爾傳感器、GMR、核磁共振磁強(qiáng)計、磁通門傳感器等，其中磁通門傳感器作為pT級的室溫高精度矢量磁傳感器，已經(jīng)在性能和體積方面有了巨大提升，在國防、社會和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，磁

2、通門傳感器的小型化，尤其是利用MEMS技術(shù)的微型化集成磁通門傳感器是磁通門傳感器的主要研究方向。它的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)工藝制作的傳感器笨重，使用困難，不方便攜帶等諸多缺點，并且能夠與CMOS電路相集成。
　　由于MEMS磁通門傳感器由于工藝問題，感應(yīng)線圈的多層緊密纏繞很難實現(xiàn)，但是相比于傳統(tǒng)磁通門傳感器，MEMS磁通門傳感器的磁芯可以做的更薄，使用磁導(dǎo)率較高的非晶納米晶軟磁薄膜磁芯可以將激勵頻率做到數(shù)百千赫茲或上兆赫茲，可以有效的提

3、高微型化磁通門傳感器的性能。所以本文基于這個特點，設(shè)計了一種基于FPGA的高頻率、微小信號測量的磁通門工作電路。
　　本文首先列舉了磁場的檢測方法，對磁通門傳感器的歷史，工作原理和檢測微弱信號的方法做了論述，其后論述電路的設(shè)計思路，在信號激勵方面，選用合適的芯片，制作了信號發(fā)生器，緩沖器，功率放大電路，并對前端激勵末尾部分的隔直流模塊的優(yōu)點通過測量數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。在感應(yīng)信號處理方面，論述了信號放大器，AD轉(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)，并針對基于F

4、PGA的正交矢量鎖相放大電路的設(shè)計思路和每步設(shè)計步驟進(jìn)行說明。在上述設(shè)計中利用Multisim，Quartus II，Modelsim軟件對波形和信號處理進(jìn)行了仿真，并測試了部分電路使用過程中的實際波形。最后，本文基于這套電路和所制作的磁屏蔽裝置和磁場產(chǎn)生裝置，對一種MEMS磁通門傳感器的測量范圍，靈敏度，線性度和精度進(jìn)行了測量，對整體測量性能進(jìn)行評價，驗證了整個系統(tǒng)的可行性。
　　本文設(shè)計的測量系統(tǒng)與其他測量系統(tǒng)相比：