磁通門處理電路

磁通門信號處理電路分析與設(shè)計石志用，+懷光-曲虛抹【軍械I：呼牛院火地I,.程系，河*石.家開U5CHJD3)席叟，對法墻滯信號姓匚來巾的二次詣波反悻電躊.電路為閉環(huán)系統(tǒng)“其爵巡門電路翹柄和情兮批W電路.根據(jù)磁通門探頭的偷L驊性反擊朗功能，其設(shè)置歸括，迭靳放大.相戡槍被、積分濾波和京世環(huán)節(jié)■勺酷設(shè)＞1JllJlI激戡和伊城、苴耕放大、相敏檢波和和介亦8、應(yīng)飪京t?改溫度補(bǔ)償?shù)入娝伞懊谰粼X：磁辿門匚二次首波R悼：代號卷理；溫度補(bǔ)償中國分類號，TNyil.7 文獻(xiàn)桁JI叫】AAnalysisandDesignforSignalProcessingCircuitofFluxgateSHIZhi-yong,WANGHuaii-guang,PANGFa-1iang(Dept,trfArtilleryEngineering,OrdnancsEnginc-cri.nECollegeStiijiazhuang()504)03；.China)Abstract:AdaptingthercactiTCcircuitoftwiceharmonictoprocessthencniior成goal,thesystemisclosed,l-aop.ThecircuitDfstiinulatingmagnctisiriandRignalpr-ac^R&ingarcincludedinthecircuito-fflwcgate.AccordingtothenuiputtingtraiterffliExgatEdetectorandfriiictia-n-ofcircuit,band-passampiificr3pha&u-HcnsitivedEtector,integralfiltEr3and.feedbackpartfbrmthuciirmiiLETeiting multi-band；,bajidkpa^&siniiplitier,phasD-Rcn8itiiredetector,theparterfintegralandfeedbackandcdTnpcnjatioiinftEinperaturcandsoanc^unpriecthedonigTiofcircuit.Keywords:Fluxgotc;ReactiArccircuitnftwiwharmonic;Signalproccs^irig;TemperatureoompEMstiemo引rr磁逍門怯感器的應(yīng)用分為崔場皿度測置和方向測量。在方向勘呈方面，罹通門探頭感惱地禳場的信.襠很微弱，下限小至徽伏魏，上限凡十京伏.I傳感器的，!差源大「所陞檢測的交化雖，時位洌電晞提11很高的耍度“故重口分析磁通門探頭.—次諧波選擇法?峭社握理屯路，該屯路已成且地應(yīng)用「?硬通門牛:輔導(dǎo)航方面.1磁訕門基本.1京理⑴磁通門探頭采月歿鐵甫結(jié)構(gòu)，甬檄磁踐圈、感應(yīng)線圈和被心陶成.如圖1,圖1雙秩占旗通廠探*雄構(gòu):Ti童叩意磴磁場強(qiáng)度幅值；S.為鐵芯橫截面積，由「鐵芯禳化曲侵?的非成性,激磁嘿場瞬時值變化菱致磁導(dǎo)率!I的變化，所以，實蘇變壓器敬應(yīng)教學(xué)模型為；c2irX10咯血t)WSH"ii]WEfit-10R(dp(r)/dt)WSHlllcnR27tf1t (2)激慰稚場國酎值方向蘭周期性變化.隨之而變?yōu)殍F芯礁導(dǎo)率p(t)知無正負(fù)之分“所以皿t)為偶函數(shù)，將皿】展開為傅衣葉緩數(shù)，井代入任)式街，c=2^X10R&WSH[(血m+(l.;2)ritffl)Fiin2nf|t4-[3⑵《曲m+fUm)昂n枷=/2X^m十flfim)其&inlUirtit+⑵TXpjm+肝m河n1+jrf|t■!■…| ⑶式{3)為鐵芯磴異率通激磁磁場HmW履wfit而變的變昆器效的數(shù)學(xué)模型。新考息佛境磁場施加作鐵芯蝴向「.的分mH,睡，則式仔)斐為：c=2xXHJ吁1似t)WSH?Bin2nf|t10\driftJ/dt}WSH 1UR(dti(tj/dt)WSHn(4)當(dāng)缺蹴成阿接匕頻率為f|的正弦激磴屯用用..片不?岑虐錠芯磁導(dǎo)率H國變化，根據(jù)法拉第電罹感應(yīng)定津，得到理想變扇器的數(shù)隼模型，.成感應(yīng)燧闕「.產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為匕Hn比鐵芯飽和瞰場強(qiáng)度HS和滋磁密場面.度幅{&HJH小用，忽略府鐵芯磁導(dǎo)率皿t)的影m式⑷的前網(wǎng)項與式{幻相同，艮：末頂為Hn引.起感應(yīng)屯勢E的增呈e(H時,式⑷中響展開加傅立葉吸數(shù)即；c=2xX11]RfltiWSHmSiTi2n^t (1}式中，W為感面成用匝數(shù)t[1為磁導(dǎo)率；％為膈XI。RfiWi3Hn(2giMHiTi4sctb1t4-4ti4mfliTifl-itLit4- 14nfit4-■■■} (5)此和^盾：2(105-11-0；惜網(wǎng)日盾=2DDfiHIJ-0n也僉1JI目：試器罷窩H1謫匹金項目(5U09D7^a4JBJ4D^作者簡傘石志勇ClW5-\3-四."IA.酥1.，明"辛韭干軍械I濯學(xué)院-從，|?車蜻控制技術(shù)與*1昉化研究.磁通門仿感薜利用屯磁感應(yīng)京哩來實現(xiàn)對瞰場村檢測，將以磁倍弓轉(zhuǎn)換為也峭社.任意偶次諧波可作為被測瞞場的星度，HJ'—諧波幅伍最大.故通常選耿及二故諧波屯用星度被測稚場。聲信號，為能除無用信號，磁通門面置放大器采用選頻放大器，/中心頰率是激磁^率的W.：此時輸入的一次諧波”茯徂最大增血噪聲利寸二&諧波孫雖信目將爰抑制。選顆放大器屯路見圖4.2磁訕門測最電路原理磁通門屯路包括敞磋屯略和信號處理屯路*橢通門信字處理屯路的主蔑壞書包括選頻放大、相敏及波、積分謔波利反憤壞節(jié)。耳原理如圖圖z磁迪門■不測瓦電路怡：43電路的設(shè)讓3.1激煮屯晞和倍頻屯路禳遙門探頭激械巨路包括頻率源、分顆和功率放大等屯瑞。頻率源產(chǎn)生頻率檎定信嘰澈磴電源的瀕率采用CD4M<niF內(nèi)部振蕩器'并外接高箱度屯陽和七英晶摭，因在場率源出選用右英品振器，振蕩頻率較鬲，需伺頻=■CD4060BF內(nèi)部有■命頻［&踞」井隊，分晦)1始「后面巨路需頻率f與折，/f由CD4060BF內(nèi)部16分頻后「在Qi輸U(kuò)I端得方放信號.玩率放大屯蹄是探頭撤碑屯源關(guān)鍵組成部份.其性能是增益、相移利電用波於，并具有穩(wěn)定度.HJWj?定裕度。布屯路設(shè)計過程中，選用一.狼放大成荻得所要求的信土就屯路如圖3。澈碑信號采用方激「故功率放大屯路直接將Qi端輸山的方波經(jīng)4個三簸管放大后推動隔離變"?、，為遺通門探頭提供激微口昆.便用隔離變壓器是因磁通門運(yùn)用的微礴統(tǒng)紐與工作先焜為I司線網(wǎng)“為能用擔(dān)/檢波粒出二故薩波.恕寸?相敏檢放屯跪的控制端加上激靴屯流的二倍頊率的觸發(fā)域沖，所3中，相敏檢波［&㈱需您的H頻率的內(nèi)部旨分頻后將到的信號由Q】端輸山到相敏粒波屯路。圖3磁通門激融電路3.2選頻放大屯斟由隔離變昆髀成橢通門探頭中的誠陶匝數(shù)不平街或瞞逍門中的鐵芯平彳一?度等匾I。造成磴通門的輸出不理想。磁通門輸山除改的)外「包含H：它噪<l：feaS33Jl?穩(wěn)定的輸山屯壓為：E<Mto=limE?i(^-HQ/ASAB (7)式(7)為系統(tǒng)的薛態(tài)特性，說明用積分放大器枸成的質(zhì)壞.系毓，其輸III屯片與反饋屯阻和反飾賤圈常數(shù)成反比.與被測磁場.成正E“則拒電路設(shè)計W,設(shè)饋系統(tǒng)F的穩(wěn)定利準(zhǔn)確很重要。展中回：F一叫中4艮+電) (8)式中」Wl反饋稅圈匝澈；h?等效鐵芯K度；Rg一反憤屯嘰；Rl反饋線罔屯陽’叫利h兩值不變“為保證反僚環(huán)節(jié)的穩(wěn)定」33相敏檢波和積介環(huán)節(jié)相鼠檜波功能主或由CD4007(雙宜補(bǔ)耐.虻反相器)定成，如圖牝磁通門.一次諧波伯號釁選頻放大驟放大.，L*由積分屯叩％怯送到C1M0M輸入端“CD4007的愉lh端接到枳分器輸入端，充中L9號腳接地，3、6亍控制端同時接到"方鍍控制信號I”則在控制信號?為正半周時，CD4007偷人端與4、11號腳相遂，由選頻放大器信號送至啟面的積分器積分。當(dāng)控制信號為負(fù)半冏『hCD4WH的輸入端與」勺號腳相姓，此時％是曲版的負(fù)我’積分波波器是電晞輸出端的最后處哩環(huán)節(jié)，其:功能是徹底濾除所?有肉脈胡分呈“積分放大屯路采用倡和放大器“N此，截止頻率將土Nf小數(shù)僧。積分蓋波羿將相敏檢波器檢波后豚動的二次智波信號轉(zhuǎn)換成平滑的直流信號「?方面送到后面的屯路近行處理，另-方面遙過反演壞廿送到稚通門中，產(chǎn)生與被測磁場.布厘的橢場，以惱磴通門始熱工車祚零稚場卜L積分濾波屯骼的設(shè)皆京姻陞兼顧波波鼓果與系統(tǒng)的反底L■:間=■為保證屯撕穩(wěn)壯性.屯容器聲選用海屯系數(shù)爐、溫漂伊的屯容。屯叩采用溫度.系教小、噪聲小的金鳳膜屯BI，運(yùn)放選用零*"漂棉低、溫添小、頻帶寬的LM15S,如圖a,.<4反饋環(huán)T從電照自動調(diào)節(jié)原理知，樣』?壞也路系統(tǒng)中，.梅成洲懸系統(tǒng)的任何環(huán):廿的變化將影響輸II"但殲反饋叵將陶成的閉合系統(tǒng)中」其恩的仕辿函數(shù)井亦是?是估通函數(shù)響線性的加“芯通門探頭輸III直流屯JK的Laplace變換為的H心的=H(S)= 七 ㈤皿T逐+哧-&|A］AjAjA4AsAfi)由終值定理,當(dāng)t>=Q^, :圖5仁源矯式溫度補(bǔ)償電路打A-源橋式溫度初?禁電路中.電作.為負(fù)反饋」使Rs的變化不引起1|戒dui的變化，皓正代「?被例外磁場,基求屯路中息和R燈滿足條件：偵-％W=Rg 湖R，4Roj%+%"道

反饋屯嘰選用高穩(wěn)定的精密電EI.、反依維?圈屯用相廳反餓屯嘰要小很多，寸丁作溫度苑困內(nèi)R.吏化很E故對系統(tǒng)測是:精度影響不大。3.5亂度看償屯斟溫度摻響是估感器測皇精度不可忽略的兇素，溫度變化會飩系統(tǒng)輸出發(fā)生變之，.從而影響系統(tǒng)由測雖精度.探頭凱度系數(shù)隨ft感器軋1向「.的幅度增大而增大，屯花零或低場h；溫度系數(shù)很小“溫漂的主盛來源是反誠屯詭土探頭次觥線冏中產(chǎn)生的稚場，探頭零偏和艮敏度變化也「，能產(chǎn)生混漂“采用占源游式補(bǔ)償屯路知」：溫度補(bǔ)償，如圖乩圖中1號端來自檢波器，2號端到放大器,踐圈的嗣屯叩作為溫度敏感尤件.無論線圈帝數(shù)是正褪度.系數(shù)或魚溫度系數(shù)部能正行溫度補(bǔ)償“4結(jié)語磁通門信社處哩屯威已成功應(yīng)用「車輛導(dǎo)航.系統(tǒng)中.實現(xiàn)地磴信號與屯亦住號?的轉(zhuǎn)換，屯路簡單，易于詢成,處理精度代、E靠性和穩(wěn)定性好。此電路不";.用J?禳遙門導(dǎo)航系統(tǒng)，.II土磁通門鉆?』、測斜等面用中的