鄧鑫林，牛紅濤，隋良紅，李興貴，郭乃理

(1.四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065； 2.中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院，成都 610021；3.四川中測(cè)電子科技有限公司，成都 610052)

0 引言

當(dāng)前社會(huì)下，隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展與推廣以及手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品的盛行，它們所帶來(lái)的電磁場(chǎng)輻射問(wèn)題近年來(lái)受到了人民群眾的廣泛關(guān)注，所以民用電磁場(chǎng)檢測(cè)儀器成為了一種市場(chǎng)需求[1]。市場(chǎng)上大多數(shù)電磁場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備是國(guó)外研制的，一般電磁場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備是采用光纖作為信號(hào)傳輸?shù)拿浇?。但是由于光纖傳輸涉及的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備比較昂貴，不適合普通大眾對(duì)電磁場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的低廉要求。另一方面，磁場(chǎng)測(cè)量裝置與電腦通信若采用導(dǎo)線連接，則電纜上的信號(hào)易受到電磁場(chǎng)的干擾，使得測(cè)量不準(zhǔn)確。所以，磁場(chǎng)測(cè)量裝置采用藍(lán)牙無(wú)線傳輸。這樣，磁場(chǎng)測(cè)量裝置便可以與手機(jī)、電腦進(jìn)行藍(lán)牙無(wú)線通訊，也可以跟藍(lán)牙打印機(jī)匹配后將磁場(chǎng)測(cè)量值打印出來(lái)[2]。

本文選用磁阻傳感器來(lái)感應(yīng)被測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度，具有靈敏度高、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)?；诟飨虍愋源抛栊?yīng)的磁阻傳感器正逐漸被應(yīng)用在磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量、磁定位以及轉(zhuǎn)速測(cè)量、地磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域[3-4]。根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)需求分析，確定了磁場(chǎng)測(cè)量裝置的最低設(shè)計(jì)參數(shù)：磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)范圍為±2Gs，分辨率為0.01Gs。通過(guò)本文研究，希望能夠設(shè)計(jì)出成本低廉、高靈敏度、高可靠性的智能化電磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖1為裝置的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。磁場(chǎng)測(cè)量裝置采用基于ARM內(nèi)核的32位處理器STM32F103作為主控制芯片。利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生PWM給置位/復(fù)位電路，當(dāng)置位復(fù)位電路供電電壓為5V，可以輸出時(shí)間超過(guò)2μs電流值超過(guò)500mA的電流脈沖給磁阻傳感器HMC1052的引腳SR+，引腳SR-接地[5]。這樣可以保證磁阻傳感器不受外界強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，始終保持較高的靈敏度。調(diào)理放大電路主要是對(duì)磁阻傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行濾波并放大。由于磁阻傳感器采用的是電橋電路原理，輸出的是差分電壓，所以放大電路采用了AD620差分放大電路。AD7606多通道同步采集模塊負(fù)責(zé)采集多路磁阻傳感器輸出經(jīng)調(diào)理放大后的信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)[6-7]。STM32單片機(jī)采用可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器(FSMC)與A/D采集模塊交互信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算處理。此外，單片機(jī)通過(guò)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式(DMA)將信息送到緩沖區(qū)，通過(guò)串行外設(shè)接口(SPI)與看門狗電路、EEPROM通訊。單片機(jī)將磁場(chǎng)信息送與LCD顯示，并通過(guò)HC-05藍(lán)牙模塊與上位機(jī)進(jìn)行無(wú)線通訊。整個(gè)系統(tǒng)在測(cè)量時(shí)能耗要求較低，采用可充電型鋰電池供電。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

1.2 磁場(chǎng)測(cè)量電路設(shè)計(jì)

磁阻傳感器測(cè)量磁場(chǎng)的原理：由4個(gè)薄膜合金(等效于可變電阻)搭接而成的四臂差動(dòng)電橋，當(dāng)有外加磁場(chǎng)變化時(shí)，電橋四臂電阻發(fā)生變化，輸出差分電壓[8]。HMC1052雙軸磁阻傳感器是霍尼韋爾公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高靈敏度、低磁滯傳感器，其靈敏度為1mV/V/Gs，磁場(chǎng)測(cè)量范圍為±6Gs。

如圖2所示，磁場(chǎng)測(cè)量電路主要由置位/復(fù)位電路、磁阻傳感器、RC濾波電路和AD620差分放大電路組成。

圖2 磁場(chǎng)測(cè)量電路

1.3 差分放大電路設(shè)計(jì)

當(dāng)對(duì)磁阻傳感器提供5V電源時(shí)，傳感器能將任何入射在敏感軸方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成差分電壓輸出[9]。輸出的差分電壓經(jīng)過(guò)RC濾波后再送入AD620差分放大電路。由于傳感器輸出的電壓信號(hào)十分微弱，為了方便A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)的采集，需要對(duì)輸出的差分電壓信號(hào)進(jìn)行差分放大[10]。如圖2所示，差分放大電路選用低功耗、高性能的AD620儀表放大器實(shí)現(xiàn)，采用±5V雙電源供電，具有良好的線性放大性能，當(dāng)放大倍數(shù)G=50時(shí)精度可達(dá)0.15%。AD620放大倍數(shù)由磁阻傳感器輸出電壓范圍和A/D轉(zhuǎn)換模塊采集信號(hào)范圍共同決定。

如圖2所示，AD620的引腳1和8之間連接一個(gè)RG=1 kΩ的電阻來(lái)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，則放大倍數(shù)為：

(1)

引腳7接+5 V電源，引腳4接-5 V電源，電源均通過(guò)電容接地，從而保持電源電壓穩(wěn)定。參考電壓端引腳5接模擬地。傳感器輸出的差分電壓從引腳2和引腳3輸入，放大后的電壓由引腳6輸出，并經(jīng)過(guò)RC低通濾波后送入A/D采集模塊。磁場(chǎng)測(cè)量電路的輸出電壓在A/D轉(zhuǎn)換模塊采樣范圍內(nèi)，從而傳感器輸出的微弱信號(hào)得到了足夠放大，并保留了一定的采樣空間。

1.4 磁阻傳感器置位/復(fù)位電路設(shè)計(jì)

置位/復(fù)位電路是專為磁阻傳感器保持高靈敏度而設(shè)計(jì)的，能夠?qū)鞲衅鞯拇艌?chǎng)感應(yīng)軸施加一個(gè)短時(shí)間、高強(qiáng)度的恢復(fù)磁場(chǎng)，從而使傳感器長(zhǎng)時(shí)間工作在高靈敏度狀態(tài)下。磁阻傳感器置位/復(fù)位電路如圖3所示，利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)從P1口輸入，通過(guò)高低電平來(lái)控制置位/復(fù)位電路，電路輸出接SR+，SR-接地。其工作原理如下：當(dāng)P1口輸入為低電平時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通、Q2截止，電源VCC通過(guò)電阻R12給電容C22充電，極性電容C19通過(guò)放電給電容C22充電，最終使電容C22的兩端電壓趨于+5 V；當(dāng)P1口輸入為高電平時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通、Q1截止，電容C22放電至零電壓，同時(shí)VCC給C19充電至+5 V。

HMC1052磁阻傳感器的每一個(gè)置位/復(fù)位帶標(biāo)稱電阻為4.5 Ω，在置位和復(fù)位時(shí)需要的峰值電流為0.5 A，電流持續(xù)時(shí)間要超過(guò)2 μs。在置位/復(fù)位電路中，由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖周期為8 ms，遠(yuǎn)大于電流所需要的持續(xù)時(shí)間。通過(guò)示波器觀察電路輸出的脈沖波形，可以看到脈沖峰值電流大于1 A，脈沖持續(xù)時(shí)間超過(guò)2 μs，故該置位/復(fù)位電路能夠有效對(duì)磁阻傳感器進(jìn)行置位和復(fù)位。

圖3 磁阻傳感器置位/復(fù)位電路

1.5 AD7606多通道同步采集模塊

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選用的是AD7606芯片，它是一款16位、8通道同步采樣模擬數(shù)據(jù)采集芯片。芯片內(nèi)置了模擬輸入鉗位保護(hù)、二階抗混疊濾波器、跟蹤保持放大器、16位電荷再分配逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、靈活的數(shù)字濾波器、2.5 V基準(zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)電壓緩沖以及高速串行和并行接口。AD7606采用+5 V單電源供電，可以處理±10 V和±5 V真雙極性輸入信號(hào)，同時(shí)所有通道均能以高達(dá)200 KSPS的吞吐速率采樣。由于信號(hào)調(diào)理放大電路將傳感器輸出信號(hào)放大在±5 V范圍內(nèi)，故AD7606采用±5 V輸入模式采樣。

1.6 藍(lán)牙通信模塊設(shè)計(jì)

磁阻傳感器能夠感應(yīng)的最低頻率磁場(chǎng)是直流磁場(chǎng)，而感應(yīng)的磁場(chǎng)最高頻率為5 MHz，本文所設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)測(cè)量裝置主要用于檢測(cè)直流磁場(chǎng)與工頻磁場(chǎng)。需要說(shuō)明的是，藍(lán)牙無(wú)線通訊使用的是2.4 GHz頻率，對(duì)磁阻傳感器檢測(cè)低頻微弱磁場(chǎng)幾乎沒(méi)有影響。磁場(chǎng)測(cè)量裝置跟PC或者手機(jī)之間選用藍(lán)牙進(jìn)行無(wú)線通訊，一方面是為了避免繁瑣的電纜連接，另一方面是為了避免電纜上的傳輸信號(hào)在被測(cè)電磁場(chǎng)中受到干擾導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確[11]。所以將磁場(chǎng)測(cè)量裝置內(nèi)置藍(lán)牙模塊，可以跟電腦或者手機(jī)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通訊，將磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X或者手機(jī)上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。本文藍(lán)牙模塊選擇的是專為智能無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸而打造的HC-05藍(lán)牙模塊，它具有體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點(diǎn)，并支持UART、USB、SPI等接口，適用于短距離無(wú)線傳輸領(lǐng)域，其通訊距離一般為10米[12]。

HC-05藍(lán)牙模塊的3.3 V電源管腳可以與STM32單片機(jī)共用3.3 V電源，其GND管腳接模擬地。藍(lán)牙模塊的串口數(shù)據(jù)輸出管腳TXD和串口數(shù)據(jù)輸入管腳RXD分別連接單片機(jī)的串行輸入管腳PA10和串行輸出管腳PA9。藍(lán)牙模塊上配置的控制管腳KEY連接到單片機(jī)的PA0管腳，使單片機(jī)能夠檢測(cè)到模塊的按鍵狀態(tài)。單片機(jī)的PA1管腳連接HC-05的LED管腳，用于監(jiān)測(cè)藍(lán)牙模塊的配對(duì)狀態(tài)，當(dāng)輸入為高電平時(shí)說(shuō)明配對(duì)成功，當(dāng)輸入為低電平時(shí)說(shuō)明配對(duì)失敗[13]。

2 軟件設(shè)計(jì)

磁場(chǎng)測(cè)量裝置的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。儀器開(kāi)機(jī)首先進(jìn)行程序初始化，為了保證ADC的采樣精度，需要對(duì)ADC進(jìn)行校準(zhǔn)。單片機(jī)利用定時(shí)器輸出PWM給置位/復(fù)位電路，來(lái)避免磁阻傳感器的靈敏度受到外界強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾。AD采集開(kāi)始，不斷將獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O口送入單片機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償后計(jì)算出相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。最后，單片機(jī)將運(yùn)算得到的磁場(chǎng)強(qiáng)度值送與LCD實(shí)時(shí)顯示，并通過(guò)藍(lán)牙模塊無(wú)線傳輸給電腦或者手機(jī)。當(dāng)裝置設(shè)定為連續(xù)監(jiān)測(cè)模式時(shí)，程序便不斷循環(huán)，否則測(cè)量結(jié)束。其具體實(shí)現(xiàn)方式為：

1)由STM32F103單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)送入置位/復(fù)位電路中，電源電壓VCC提供5 V電壓，置位/復(fù)位電路便能產(chǎn)生超過(guò)1A的瞬時(shí)電流，能夠有效地置位/復(fù)位傳感軸，保證磁阻傳感器始終具有較高的靈敏度。

2)單片機(jī)I/O端口接收AD7606采集的磁場(chǎng)信號(hào)：磁阻傳感器感應(yīng)被測(cè)磁場(chǎng)信號(hào)輸出微弱差分電壓經(jīng)AD620儀表放大器差分放大后輸入AD7606多通道同步采集模塊，單片機(jī)可同時(shí)讀取多路信號(hào)。

3)單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)償、多個(gè)數(shù)據(jù)平均、運(yùn)算等處理，最后換算成對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

4)單片機(jī)將磁場(chǎng)強(qiáng)度值送與LCD顯示：送顯前，首先要判斷所測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度是否超過(guò)量程，如果超過(guò)了量程，則進(jìn)行錯(cuò)誤顯示，單片機(jī)做復(fù)位處理。

5) 單片機(jī)將磁場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊無(wú)線傳輸給上位機(jī)：將藍(lán)牙模塊設(shè)置為自動(dòng)連接工作模式時(shí)，模塊將會(huì)自動(dòng)根據(jù)事先設(shè)定的方式連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。具體步驟為：傳輸前，首先通過(guò)單片機(jī)輸出信號(hào)啟用藍(lán)牙模塊，自動(dòng)進(jìn)行配對(duì)連接；判斷藍(lán)牙配對(duì)成功后，將數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議進(jìn)行傳輸；最后判斷數(shù)據(jù)傳輸是否成功。

6)判斷測(cè)量裝置是否為連續(xù)監(jiān)測(cè)模式：當(dāng)判斷出測(cè)量裝置處于連續(xù)監(jiān)測(cè)模式時(shí)，程序不斷循環(huán)，單片機(jī)不斷將監(jiān)測(cè)得到的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)送與LCD顯示，并傳輸給上位機(jī)；否則測(cè)量結(jié)束，測(cè)量裝置進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

圖4 軟件設(shè)計(jì)流程圖

3 藍(lán)牙無(wú)線通信功能

磁場(chǎng)測(cè)量裝置要通過(guò)藍(lán)牙模塊與電腦、手機(jī)進(jìn)行無(wú)線通訊，其前提是要先進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)。HC-05藍(lán)牙模塊的設(shè)置，可以通過(guò)發(fā)送簡(jiǎn)單的AT指令來(lái)進(jìn)行操作，比如通過(guò)發(fā)送“AT+NAME=LANYA”可以設(shè)置藍(lán)牙的名稱為“LANYA”。此外還需要設(shè)置藍(lán)牙配對(duì)密碼和通信波特率等。當(dāng)數(shù)據(jù)接收端是手機(jī)時(shí)，手機(jī)上需要下載安裝一個(gè)藍(lán)牙串口助手軟件，打開(kāi)軟件搜索周圍藍(lán)牙設(shè)備，找到“LANYA”輸入正確的密碼，幾秒鐘便能配對(duì)成功，然后就能接收從磁場(chǎng)測(cè)量裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)了。當(dāng)數(shù)據(jù)接收端是電腦時(shí)，可以利用藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊實(shí)現(xiàn)通信，即先用藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)，再用串口線與電腦進(jìn)行通信[14]。所以，電腦上可以使用串口助手來(lái)顯示和管理接收的數(shù)據(jù)信息。

4 磁場(chǎng)測(cè)量裝置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與不確定度分析

在標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中，采用對(duì)亥姆霍茲線圈通電來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)。如圖5所示，亥姆霍茲線圈是由一對(duì)半徑為R，匝數(shù)均為N，相互平行且同軸放置的圓形線圈同向串聯(lián)組成，這對(duì)線圈的距離為O1O2=R。這對(duì)線圈中心處的合成磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

(2)

其中:N為線圈匝數(shù)，I為線圈中電流大小，μ0為一個(gè)已知系數(shù)。

圖5 亥姆霍茲線圈原理圖

當(dāng)對(duì)亥姆霍茲線圈通以直流電流時(shí)，這對(duì)載流線圈在軸線中心點(diǎn)處將產(chǎn)生較大范圍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，調(diào)整電流大小I可以得到不同的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度。將磁場(chǎng)測(cè)量裝置放置在亥姆霍茲線圈中心點(diǎn)的平臺(tái)上便可進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。測(cè)試中，記錄下亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度以及當(dāng)前磁場(chǎng)測(cè)量裝置A/D模塊采集到的電壓大小，從而建立標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度與裝置輸出電壓的關(guān)系。

HMC1052為雙軸磁阻傳感器，在實(shí)驗(yàn)中只對(duì)A敏感軸作了標(biāo)定，與其正交方向上的B敏感軸輸出的電壓大小幾乎為零。如圖6所示，實(shí)驗(yàn)選擇的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為0～6Gs，并在磁場(chǎng)強(qiáng)度整數(shù)點(diǎn)處對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量裝置輸出電壓做了采樣，最后將實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)線性擬合?？梢缘玫?，標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)測(cè)量裝置輸出電壓之間的線性擬合式為：

B=3.955U-0.2028

(3)

其中:B為標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)強(qiáng)度，單位為Gs；U為磁場(chǎng)測(cè)量裝置輸出電壓，單位為V。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)測(cè)量裝置輸出電壓的關(guān)系

當(dāng)確定被測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度與輸出電壓的線性關(guān)系式后，再對(duì)標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度為6Gs時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并做不確定度分析：

1)在標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度為6Gs時(shí)，磁場(chǎng)測(cè)量裝置測(cè)量得到6個(gè)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 磁場(chǎng)測(cè)量裝置在6 Gs時(shí)測(cè)量所得數(shù)據(jù)

2)不確定度評(píng)定：分析測(cè)量裝置的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖可知，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的不確定度影響顯著的因素主要有：磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度u1；傳感器非線性引起的不確定度u2；AD620放大器在增益為50.4倍時(shí)的增益誤差引起的不確定度u3。其中，不確定度u1采用A類評(píng)定方法，不確定度u2、u3采用B類評(píng)定方法。此外，由于AD7606采集模塊是16位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其量化誤差為μV級(jí)，可以忽略不計(jì)。

(1)磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量：

采用A類方法評(píng)定，用貝塞爾公式計(jì)算得到單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差：

采用平均值作為最佳估計(jì)值，故由重復(fù)性引起的不確定度分量由下式計(jì)算得到：

(2)傳感器非線性引起的不確定度分量：

故由傳感器非線性引起的不確定度為：

(3)AD620放大器在增益為50.4倍時(shí)的增益誤差引起的不確定度分量:

3)不確定度合成

因?yàn)椴淮_定度分量u1、u2、u3相互獨(dú)立，計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4)擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的擴(kuò)展不確定度：

U(B)=k×uc(B)=0.1248Gs

依據(jù)“三分之一準(zhǔn)則”對(duì)擴(kuò)展不確定度進(jìn)行修約，得擴(kuò)展不確定度U(B)=0.13Gs。

5)不確定度報(bào)告

磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的不確定度報(bào)告：

當(dāng)用擴(kuò)展不確定度評(píng)定磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的不確定度時(shí)，磁場(chǎng)測(cè)量裝置在標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度為6Gs時(shí)的測(cè)量結(jié)果為B=(5.88±0.13)Gs。根據(jù)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量的不確定度分析結(jié)果可知，可以分別從硬件與軟件上對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償，來(lái)提高其測(cè)量準(zhǔn)確度，使其能夠滿足一般微弱磁場(chǎng)測(cè)量的需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的數(shù)字式無(wú)線微弱磁場(chǎng)測(cè)量裝置的磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量范圍為±6Gs，分辨率為120μGs，達(dá)到了預(yù)先制定的設(shè)計(jì)要求。磁場(chǎng)測(cè)量裝置在檢測(cè)微弱磁場(chǎng)時(shí)，采用了以下措施來(lái)抑制噪聲與干擾：磁阻傳感器采用全橋電路的原理，可以改善非線性，自動(dòng)進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償；測(cè)量裝置采用差分放大電路，有利于抑制共模干擾(提高電路的共模抑制比)和減小溫度漂移；為了避免通信電纜上的傳輸信號(hào)在被測(cè)電磁場(chǎng)中受到干擾引起測(cè)量不準(zhǔn)確，磁場(chǎng)測(cè)量裝置跟PC或者手機(jī)之間采用藍(lán)牙無(wú)線通訊。本文介紹了磁場(chǎng)測(cè)量裝置的軟硬件設(shè)計(jì)原理，藍(lán)牙無(wú)線通訊的配置方法，通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與不確定度分析驗(yàn)證了裝置的性能。后期可以根據(jù)需要，針對(duì)手機(jī)或者電腦開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藍(lán)牙無(wú)線終端數(shù)據(jù)接收和管理系統(tǒng)，在界面上實(shí)時(shí)顯示被測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的波形及數(shù)據(jù)等信息。

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