长条形阵列铁芯磁通门性能研究

为了提高微型磁通门传感器的性能,改进铁芯结构,基于MEMS工艺制作了35组不同结构的长条形阵列铁芯。利用双铁芯线圈结构磁通门对制作的35组长条形阵列铁芯进行了磁通门性能指标的测试,分析了长条形阵列铁芯排列密度以及单条铁芯宽度对磁通门最佳激励电流、线性范围、灵敏度以及噪声的影响规律。研究结果表明,当单条铁芯相邻宽度为35μm以及单条铁芯宽度为60μm时,长条形阵列铁芯的磁通门综合性能指标优于传统薄膜铁芯的磁通门性能。

最佳激励电流磁通门铁芯结构的仿真优化与分析

在分析微型磁通门的功耗主要受最佳激励电流影响的基础上,提出了一种通过减小退磁系数的长条形阵列铁芯减小微型磁通门的最佳激励电流,以达到降低功耗的目的。利用有限元仿真软件Magnet对长条形阵列铁芯进行了结构分析与优化,研究了长条形阵列铁芯尺寸和阵列密度与微型磁通门最佳激励电流的关系,为微型磁通门从改变铁芯拓扑结构方面降低功耗提供了技术思路和数据支持。

磁通门铁芯涡流效应磁场计算与HSPICE仿真

在交变磁场下,针对铁磁材料中涡流效应对磁滞回线的影响在传统分析计算中存在的难题,提出一种基于HSPICE的磁通门铁芯涡流磁场计算和仿真方法。磁通门铁芯用考虑磁滞现象的Jiles动态模型描述,运用欧姆定律和毕奥-萨伐尔定律得到涡流产生的寄生磁场,再将寄生磁场与激励磁场叠加代入Jiles动态模型,即得到涡流对磁滞回线影响的数学模型。最后,利用HSPICE进行仿真验证,结果表明:在0.5 Hz、50 Hz、200 Hz和500 Hz 4种不同频率电压源激励下得到的铁芯磁滞回线波形,与实验结果拟合较好。

基于等效铁芯电感的磁通门HSPICE分析模型

提出了一种基于随电流变化的铁芯电感的磁通门HSPICE(High Simulation Program with IC Emphasis)模型,该磁通门模型铁芯的磁滞回线使用反正切函数来描述,其激励与测量线圈等效为一种随电流变化的电感电路模型。本文给出了全电路元件的磁通门模型的参数及提取方法,此模型可以在任意形状的电压激励波形下仿真,与已有的磁通门模型相比,具有仿真精度高、需要参数少且计算容易和可以方便进行输出信号处理的特点。实验和仿真结果对比表明,双铁芯磁通门HSPICE模型仿真的输入电流和输出电压的幅值分别为146 m A和1.03 V,与实际测试的146.6 m A和1.177 V相比,输入电流有0.6 m A的误差,输出电压有0.147 V的误差。

基于D-S证据理论的多传感器数据融合

D-S证据理论可以有效地处理不确定信息,是有效的数据融合方法之一,但在证据高度冲突时,其归一化过程会产生有悖常理的结果。针对这个问题,国内外的学者提出了许多不同的改进方法,基本上可分为两类:修改组合规则和修改融合模型。在此总结分析了相关的国内外典型文献的改进思想,并进行系统条理的分析,为证据理论的发展和改进提供了有价值的参考。

基于FPGA的DDS双相信号发生器设计

直接数字频率合成(DDS)广泛应用于电信与电子仪器领域,是实现设备全数字化的关键技术。基于Altera的现场可编程门阵列(FPGA)核心板DE0-Nano,结合高性能的THS5615A数模转换芯片,完成了DDS的硬件设计与实现。实测结果表明,对于频率范围在0.1 Hz^7.3 MHz的正弦信号,输出信号的频率精确度优于0.5%,移相范围0°~360°,移相误差约为0.5°,且相位以1°任意步进,具有电路简单,输出波形调整灵活以及性价比高等特点。

基于FPGA的简易触摸电子琴设计

简易触摸电子琴是以FPGA芯片作为系统控制核心,通过数控分频的原理实现音乐自动播放、琴键演奏的功能,有限状态机实现触摸控制和LCD显示驱动,再采用友晶科技的4.3寸液晶触摸显示屏(LTM)完成简易触摸电子琴模式选择控制和琴键显示控制。在DE0-Nano FPGA(Altera CycloneⅣ)开发板上的测试表明,所设计的低成本简易触摸电子琴可以实现触摸控制弹奏和自动播放乐曲的功能,同时具有较高的实用价值。

基于ZigBee的无线呼叫医疗监护系统

针对医疗领域的传统呼叫系统存在着布线繁琐、安装麻烦、成本高、易受环境干扰等问题,设计了一种基于Zig-Bee的无线呼叫医疗监护系统,并阐述了该系统的硬件设计和软件设计。该系统以ARM作为控制核心,CC2420芯片作为射频发送、接收模块,分别完成了协调器、终端控制器、显示报警以及温湿度传感器模块的设计。测试结果表明,该系统安装方便、可扩展性强,符合呼叫系统的发展趋势。

基于ARM9的温室茶树培养监测系统

随着高科技技术逐渐融入到传统的农副业,温室培养已成为生产反季节作物的方式。介绍了基于S3C2410处理器的温室监测控制系统的设计,并设计了一种基于ARM9处理器的嵌入式Boa服务器的网络远程监测实现方案,用户通过以太网对温室内的环境进行监测和一些设备的控制,提高远端机器的安全可靠性。

基于不同V_(TH)值的新型CMOS电压基准

传统基准电路主要采用带隙基准方案,利用二级管PN结具有负温度系数的正向电压和具有正温度系数的VBE电压得出具有零温度系数的基准。针对BJT不能与标准的CMOS工艺兼容的缺陷,利用NMOS和PMOS管的两个阈值电压VTHN和VTHP具有相同方向但不同数量的温度系数,设计了一种基于不同VTH值的新型CMOS基准。该电路具有没有放大器、没有BJT、结构简单等特点,适宜于标准CMOS工艺集成。在此给出了详细的原理分析和电路实现。该电路通过HSpice验证,其输出基准电压为1.22 V,在-40^+85℃内温度系数仅为30 ppm/℃,电源电压为2.6~5.5 V时,电源电压调整率为1.996 mV/V。

一种磁通门传感器的选频放大电路设计

由单个运放和电阻、电容网络构成的传统磁传感器信号处理电路中的选频放大电路是一种多环反馈型带通滤波器,其拥有电路结构简单、可靠性高、成本低等特点,但由于电路中电阻、电容的值较大,不易于集成。基于将磁通门传感器微型化的目的,在已有的Hspice磁通门探头信号产生模型的基础上,提出了一种由双二阶模块级联的开关电容带通滤波器来实现选频放大的方法,运用互补开关技术和动态范围定标技术,提高了滤波器的精度。利用Hspice进行仿真验证,结果表明:3 V供电电压下,与用CMOS技术实现的传统模拟带通滤波器相比,开关电容带通滤波器能较好地将磁通门传感器中的二次谐波进行选择并放大。

一种磁通门传感器的移相电路设计

随着智能传感器的发展,需要传感器能进行智能化或自动化的调试,但是传统磁通门传感器处理电路中的移相电路稳定性不高且调试不方便;文章以延时的时间映射为信号间的相位值作为移相原理,设计了一种可预置的数字移相电路;该电路采用0.6μm的BiCMOS工艺设计,利用Hspiece进行仿真验证;结果表明,该电路在典型边界条件下的移相误差约为0.54°,移相范围0°-±180°。移相不仅稳定可靠,操作灵活方便,而且实现了数字调节移相,满足了传感器智能化或自动化的调试要求。

一种磁通门传感器的相敏整流电路设计

随着传感器微型化、智能化的不断发展,磁通门信号处理电路也从传统的分立元件、电路板向硅片方向发展。本文基于将磁通门传感器微型化的目的,提出了一种由Gilbert单元电路组成的模拟乘法器来实现相敏整流的方法。该电路采用0.6μm的BiCMOS工艺设计,利用Hspice进行仿真验证,结果表明:在温度-10℃^+50℃范围内,输出信号零位保持稳定;直流、基波(1 kHz)及三次谐波相敏整流后,输出直流分量小于3 mV,对奇次谐波有明显的抑制作用。

低剩磁误差磁通门的激励电路研究

降低磁通门剩磁误差的有效方法是增大激励电流的峰值,但大的激励电流峰值将增大功耗。带有足够高峰值的尖脉冲激励电流能降低剩磁误差,同时也降低了功耗,但是降低了传感器的灵敏度而且信号的处理难度增加。一种有效的解决方法是采用激励调谐方法获得所谓理想激励波形。本文提出用激励电路产生高峰值和低有效值激励信号的方法。与调谐激励方法不同,该方法采用积分器和微分器对输入方波信号进行处理后相加,得到一种在峰值处叠加有尖脉冲的三角波信号。电路不用仔细调谐,且尖脉冲的峰值比较容易调节,方便对剩磁误差的研究。针对尖脉冲的峰值固定的情况,还提出了仅由两个电阻,两个电容和一个运算放大器组成的改进型电路。实验结果表明:采用本文激励电路,在10mT的磁场干扰后,磁通门的剩磁误差为0.5nT。

微型捷联航姿系统误差分析与补偿

针对由三轴磁传感器、三轴加速度计和三轴速率陀螺构成的九轴传感器航姿系统,基于九轴传感器的姿态解算方法,详细分析了传感器的误差来源并建立了与之相适应的误差数学模型;根据传感器自身特点和九轴传感器的测量特点提出了相对应的误差补偿算法。试验结果表明,磁通门传感器的航向角最大误差由补偿前2.6°降低为补偿后0.19°;补偿后加速度计的俯仰角最大误差为0.19°,倾斜角最大误差0.19°;速率陀螺的静态误差补偿在4 min之内航向角误差为±0.2°,俯仰角补偿后误差±0.3°,倾斜角补偿误差±0.3°;当速率小于14.7(°)/s时,动态误差控制在±0.95°。

闭环反馈式宽带磁通门设计

针对数字磁通门响应速度慢的缺点,在深入研究模拟磁通门的基础上,通过采用模拟电路和提高磁通门激励信号频率等方法提高了磁通门带宽。同时,采用硬件及软件补偿方法避免了模拟电路温度性能差的影响,研制了一款宽带磁通门传感器。详细介绍了该磁通门系统的硬件结构、软件设计和实验结果。测试结果显示:在±6.7×104nT测量范围内的非线性误差为0.02%,分辨率小于2 nT,信号处理电路带宽为620 Hz,数字信号输出带宽为330 Hz,在-20~80℃范围内,被测量磁场相对误差不超过±0.32%。

基于异或运算相敏整流的数字磁通门设计

针对模拟电路磁通门温度特性差,数字电路磁通门占用接口多且反应慢的难题,提出了一种基于异或运算相敏整流电路的数字式闭环磁通门传感器。该异或运算电路是将高速AD采样得到的二次谐波信号与参考方波信号进行异或逻辑运算后经高速DA完成了数字相敏整流功能。采用基于异或运算相敏整流电路的磁通门系统既改善了温度特性,同时也节约了数字接口,减少了数字处理器的运算负担。通过实验测试,结果显示:系统测量范围为±62 900 n T,线性度为2.8×10-4,分辨力约为2 n T,磁通门反馈回路的-3 d B带宽约为240 Hz。

基于FPGA的多功能LCD显示控制器设计

通过对LCD1602/LCD12864显示模块控制时序和指令集的对比分析,利用Verilog HDL描述语言完成了多功能LCD显示控制模块的IP核设计.所设计的LCD显示控制器具有很好的可移植性,只需通过端口的使能参数配置便可以驱动LCD1602/LCD12864模块实现字符或图形的实时显示,并且该多功能LCD控制器的可行性也在CycloneII系列的EP2C5T144C8 FPGA芯片上得到了很好的验证。

基于Magnet-MATLAB的微型磁通门联合仿真研究

针对Magnet在微型磁通门仿真分析时时间过长的问题,提出了一种将Magnet与MATLAB联合进行仿真分析的方法。基于Magnet建立磁通门探头3D模型,经仿真计算,得到被测磁场对应的感应线圈磁通;联合MATLAB将得到的感应线圈磁通转换为等效的小电流,经与激励电流叠加后,通过软件Flux提供的公式分别计算出受被测磁场影响下感应线圈磁通的变化情况;总磁通对时间求导,获得感生电压。在微型跑道型铁芯磁通门条件下,通过对Magnet仿真与Magnet-MATLAB联合仿真的计算结果比较表明:当外磁场小于5μT时,2种仿真磁通门输出信号最为接近;与对全模型采用Magnet仿真计算用时超过30 h相比,联合仿真计算时间大幅减小,不超过10 min。

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能。进一步提出了一种多路径调度策略。通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输。仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性。