通过图2.2的智能磁场峰值测量仪来实现系统的功能,在仪器总体结构方案确定
之后,各个模块根据实际情况,进行具体的设计和选取。再通过软件编成来实现系统的功能。
2.5 系统开发工具
2.5.1 硬件开发工具
在本次课题的研究和设计过程中,原理图设计及电路PCB板均使用Altium Designer 6.9绘制。Altium Designer是Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的新高端版本。Altium Designer是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本,是一款板级电路设计系统,它继承了Protel系列产品的优点,在很多方面有大幅度的提高,比如设计工具无缝集成、交互式长度调整和PCB层片增强等,同步化程度更高,界面风格更加人性化等等。Altium Designer提供了唯一一款统一的应用方案,其综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能【6】。
2.5.2 软件开发工具
在本课题研究过程中,因为我们进行的是实时的磁场峰值测量,而在实时控制领域,汇编语言有着极强的优势,而且在调试过程中,我们若使用中断就必须使用汇编语言。故我们采用汇编语言进行程序的编程。并且用汇编语言编写的程序一般比用高级语言编写的程序执行得快,且程序所占内存较少【7】。
在本次课题中,单片机系统作为整个系统的核心,而对单片机进行汇编语言进行编程。
2.6 本章小结
本章主要介绍了所测动态磁场的特性,在此基础上介绍了基于单片机的智能磁场峰值测量仪的组成模块和每个模块的大致功能。大致介绍了设计过程中所采用的软件。本章在大体上介绍了系统的组成和功能。后面的章节主要根据本章内容展开,对于每个模块的功能实现做进一步说明。
3 系统硬件各单元模块的设计
3.1 三文传感器探头的设计
如果要将所测动态磁场的信号转换成系统能够处理的电信号,就需要进行三文传感器探头的设计。我们需要根据所要测量的磁场的特性,进行传感器敏感元件的选择。【8】
3.1.2 磁传感器的选择
目前广泛应用于磁场测量的传感器有:磁阻传感器、电磁传感器、磁光传感器、霍尔传感器等【9】。
磁阻传感器具有灵敏度高、体积小、可靠性高、温度特性好、工作频率高、而恶劣环境能力强、以及易于与数字电路匹配等优点,在位移、角度和功率测量的应用中尤为突出,但价格相对较高。
磁光传感器的优点是测试精度较高,抗干扰能力强,频率响应宽度大,且耐压和绝缘方面有着与电测法无可比拟的优势,但测试设备复杂,需要前期校准,并且测试点不易移动,费用昂贵,不适用于测试环境恶劣或多变的场所。
线性霍尔器件灵敏度高、适应频率和稳定范围宽,磁场测量范围大,典型测量范围为 ~10T,分辨率高,可以达到 T,体积小适用于用来测量“点”磁场和缝隙中的磁感应强度,而且既可测量恒定磁场,又可测量交变磁场,适应性强,在测试环境恶劣的场所仍能保持较高的稳定度,且性价比高。
而我们所测的动态磁场的磁感应强度可达35mT左右。由上叙述,本设计决定采用霍尔传感器制作测量探头。
3.1.2 霍尔效应
霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855-1938)于1879 年在研究金属的导电结构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而且半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这种现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法【10】。
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