南京理工大学本科科研训练开题报告-基于非晶材料的磁通门传感器设计

磁通门微电流传感器设计
刘海艳
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2016(035)009
【摘要】磁通门传感器测量范围广、精密度高、性能稳定,是一种测量微磁场的重要传感器.本文设计的微电流磁通门传感器,主要设计了环形磁通门探头,并分析、计算其激励线圈和感应线圈的匝数,采用11.7kHz频率的方波作激励,利用被测微电流引起探头所处磁场大小的变化来实现微电流的测量,经过带通滤波、相敏检波和积分滤波处理后可直接显示电流大小.
【总页数】5页(P101-105)
【作者】刘海艳
【作者单位】南京理工大学紫金学院,江苏南京210046
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.13
【相关文献】
1.基于CPLD的正交磁通门传感器设计 [J], 马乐
2.一种基于改进型数字相敏整流电路的磁通门传感器设计 [J], ZHANG Yunshan;CUI Gongjun
3.一种构造方形通孔结构的磁通门传感器设计及其实验验证 [J], 韩东; 顾建疆
4.基于磁通门技术的转子位置传感器设计 [J], 周俊鸿; 樊志华; 黄晶晶; 刘娜
5.无线微电流表传感器设计与研究 [J], 欧阳明星
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基于非晶丝低频磁阻抗效应的无圈磁通门传感器鲍丙豪;沈科承【摘要】介绍了非晶丝低频磁阻抗效应的理论,并制作了实验装置.利用晶体振荡电路以及低通滤波器获得的正弦信号激励外加扭转应变的钴基非晶丝,对非晶丝两端的输出电压信号提取二次谐波分量,通过改变施加给非晶丝的扭转应变以及激励信号有效值的大小,测出了二次谐波电压随被测磁场之间的变化关系,确定了最佳扭转应变和最佳激励电流有效值,最后设计出了一种无圈磁通门传感器,该传感器在弱磁检测领域具有很好的应用前景.%The theory of low-frequency magneto-impedance effect in amorphous wires was presented,and the experimental configuration was designed. The twisted Co^base amorphous wire was excitated by sinusoidal signal produced by a crystal oscillator circuit and a low-pass filer. The second harmonic of the output signal from the wire ends dependence of the applied magnetic field with various torsional strains and excitation current values was studied. The coil-less fluxgate sensor was made finally with optimal torsional strain and excitation current value, and has a good prospect in the field of weak magnetic measurement.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P22-24)【关键词】非晶丝;扭转应变;无圈磁通门传感器【作者】鲍丙豪;沈科承【作者单位】江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH890 引言在电机测控、电力电子技术、磁信息读写、汽车工业、机器人、无损检测等领域广泛使用磁场传感器。

基于磁通门效应的非晶丝弱磁传感器李文涛;王世伟;孙广杰;孙晓华;赵军【摘要】研制钴基非晶态合金丝制成的环形磁芯三绕组磁场传感器,缩小现有磁场传感器尺寸,提高传感器探头测量灵敏度和输出信噪比.采用旋转水纺法制备淬态非晶丝,经过电流退火工艺处理后作为传感器磁芯材料,利用环形三对称磁通门磁芯结构,有效地减小磁芯材料不均匀造成的测量误差,提高探头的信噪比.通过单片机、信号发生电路、相敏滤波电路等环节的集成构成传感器测试系统,提高传感器的测量精度和稳定度.试验结果表明传感器探头灵敏度达到了设计要求.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】磁通门;非晶丝;环形磁芯;相敏检波;弱磁传感器【作者】李文涛;王世伟;孙广杰;孙晓华;赵军【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030【正文语种】中文【中图分类】TM936.20 引言磁通门传感器是指利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与被测磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种磁场传感器。

与其他类型磁传感器相比，具有分辨率高(可达10-11 T)，测量弱磁场范围宽(0～10-8 T)，能够直接测量磁场的分量和适于在高速运动系统中使用等特点。

在诸多类型的磁场测量传感器中，磁通门是综合性能最好的一种[1-2]。

1 磁通门传感器的基本工作原理磁通门传感器对弱磁场测量十分有效，它具有很高的分辨力和良好的方向性，可将环境磁场物理量转化为相应的电势信号，从而实现对磁场的测量。

磁通门传感器是利用铁磁材料的各向异性磁电阻效应制作的一种能够测量磁场大小和方向的传感器。

当磁芯处于周期性过饱和工作状态时，感应电势中就会出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量。

基于磁通门传感器铁矿检测电路设计引言随着社会的发展，工业化进程不断加快，铁矿作为重要的矿产资源，被广泛开采和应用。

而在铁矿矿山日常的生产中，为了保证采矿作业的安全与高效，需要对铁矿进行检测，以确保铁矿的质量与产量。

传统的铁矿检测方法往往需要依赖人力进行采集与检测，工作效率低下且易受环境因素影响。

因此，本文将介绍一种基于磁通门传感器的铁矿检测电路设计，在铁矿检测方面具有较高的自动化和精准度。

传感器原理磁通门传感器，也叫磁敏门传感器，是一种磁敏元件，其基本原理是利用磁场对材料磁导率的变化敏感的特性，通过测量门内自由磁场在传感器绕组上感应的瞬时电动势，来探测在其内部磁场的变化。

其主要由磁芯、线圈、电容和变压器等组成。

具体而言，当磁场发生变化，磁通进出磁芯会产生一定的涡流，这会使得磁芯中的铁磁材料饱和程度变化，从而使磁芯中的磁阻发生变化。

当磁敏门传感器处于静态时，其输出电压Uo等于零，此时其内部电路呈现开路状态；而当磁场发生变化时，磁芯中的磁阻也会发生变化，从而产生感应电动势，此时其输出电压Uo也会变化，电路呈现闭合状态。

通过采用滤波电路和运算放大器等电子元件来对其输出电压进行处理和放大，从而实现对磁场变化的检测。

电路设计为了实现基于磁通门传感器的铁矿检测电路，我们需要设计一个能够稳定供电、具有较高采样精度和能够自动采集和处理数据的电路。

具体而言，其主要包括以下几个方面：1. 供电和信号采集铁矿是处于自然界中的物质，其磁场往往在微弱的范围内变化，因此，在进行信号采集时需要使用高精度的放大器和滤波器来消除噪声干扰。

为了提高传感器的灵敏度和信号稳定性，我们可以采用恒流源方式进行供电。

具体而言，在本电路设计中，我们采用了以运放、震荡电路和滤波电路等组成的前置电路，来保证信号采集的稳定性和精度。

2. 转化和处理在进行信号采集后，需要对信号进行转化和处理，以得到对铁矿磁场变化的精确检测数据。

在本电路设计中，我们采用了运算放大器和微处理器等电子元件来对信号进行转化和处理。

南京理工大学毕业设计开题报告学生姓名：朱林义学号： 10212016专业：材料成型及其控制工程设计(论文)题目：摩托车覆盖件逆向设计----前灯罩、前盖板设计指导教师: 赵东富2006 年 4 月 20 日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。

毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述题目：量子密码技术基础研究摘要：随着计算机的飞速发展，数学密码也许能够在10年或更长时间内保证秘密信息的安全。

量子信息时代的到来，尤其是拥有迅速执行巨量复杂的因数分解能力的量子计算机的出现，也许预示着RSA算法和其它加密方法的最终消亡。

要对付量子计算机惊人的密码破译功能，唯一途径就是运用量子密码学技术。

关键词：量子密码、加密、密钥1 总述1996年，IBM研究实验室的Charles.H.Bennett在英国的《自然》杂志新闻与评论栏声称，量子计算机进入工程时代。

同年，美国《科学》也称量子计算机将引起计算机领域的革命。

量子信息技术是物理学研究成果和信息处理技术相结合的产物，对它的了解和研究具有重要的理论意义和挑战性。

非晶合金开题报告非晶合金开题报告一、研究背景和意义非晶合金是一种具有非晶结构的金属材料，其在固态下呈现无定形的特性。

相对于晶态金属材料，非晶合金具有更高的硬度、强度和韧性，以及更好的耐磨性和耐腐蚀性。

因此，非晶合金在航空航天、能源、电子等领域具有广泛的应用前景。

本研究旨在探索非晶合金的制备方法、结构特性以及性能优化的途径，为其在工程实践中的应用提供理论和实验基础。

二、研究目标和内容1. 研究对象：本研究将选择几种常见的非晶合金材料作为研究对象，包括铁基、镍基和铜基非晶合金等。

2. 制备方法：通过溅射法、快速凝固法和高压气体淬火等方法制备非晶合金样品，并对其组织结构进行分析。

3. 结构特性分析：采用X射线衍射、透射电子显微镜等技术对非晶合金的结构特性进行表征，包括晶化行为、晶粒尺寸、晶界分布等。

4. 性能优化：通过合金元素的添加、热处理和表面改性等方法，探索非晶合金的性能优化途径，包括硬度、韧性、耐腐蚀性等方面。

5. 应用研究：将研究所得的非晶合金样品应用于航空航天、能源和电子等领域，评估其性能和应用潜力。

三、研究方法和步骤1. 材料准备：选择合适的原料，按照一定的比例混合，并采用真空熔炼或溅射等方法制备非晶合金样品。

2. 结构表征：利用X射线衍射仪、透射电子显微镜等设备对非晶合金的结构特性进行表征，包括晶化行为、晶粒尺寸、晶界分布等。

3. 性能测试：采用硬度测试机、拉伸试验机等设备对非晶合金的力学性能进行测试，包括硬度、强度、韧性等方面。

4. 性能优化：通过合金元素的添加、热处理和表面改性等方法，对非晶合金进行性能优化，并进行性能测试和分析。

5. 应用评估：将优化后的非晶合金样品应用于航空航天、能源和电子等领域，评估其性能和应用潜力。

四、预期成果和创新点1. 预期成果：本研究将获得一系列非晶合金样品，并对其结构特性和性能进行全面的表征和分析。

同时，将评估其在航空航天、能源和电子等领域的应用潜力。

第37卷第3期南京理工大学学报V01．37N o．3—丝竖垒篁垒』———一．．!竺竺竺坐堂翌型垫墨旦竺!二!竺!!兰堕!!堡!竺竺!!!!!竺!!!墅』塑：兰Q!兰基于纵向激励的Fe基非晶带加速度传感器史晓君，卜雄洙，杨波(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：为了提高传感器的性能，该文选取Fe基非晶带材作为敏感材料，采用纵向激励的驱动方式，优化设计了差分型的敏感元件。

针对敏感元件的结构形式和驱动方式设计了相应的脉冲信号发生电路、峰值检波电路、无源低通滤波电路和电压跟随电路。

对基于巨应力阻抗效应的加速度传感器样机的动静态性能进行了实验标定和数据分析。

测试结果表明：在±50g的量程范围内，传感器的灵敏度为34．85m v／g，线性度误差为0．56％，重复性误差为2．67％，迟滞误差为0．87％，达到了实际加速度测量的要求。

关键词：纵向激励；Fe基非晶带；加速度传感器；差分型中图分类号：TP212．1文章编号：1005—9830(2013)03—0389—04Fe—base d am or phous r i bbon accel er om et erb嬲ed on l ongi t um nal exci t a t i onShi X i aoj un，B u X i ongzhu，Y ang B o(School of M ec ha ni c al E n舀neer i ng，N U ST，N anj i ng210094，C hi na)A bs t m ct：To i m pr oV e t he perf bm ances of s ens or s，t he sens i t i、r e c om pone nt s i n di娲r enti al—t ype a r eopt i m a U y de si gne d w i t l l F e-bas e d am o叩hous r i bbon as t he s ensi t i ve m at er i al and t he l ongi t udi nal e x．ci t at i on as t he dr i V i n g m ode．T he pul se exci t at i on ci rc ui t，pe al【．va l uedet ector，pas s i ve l ow．pas s f i l t erw i t h t he s缸uct ur e and t he dr i vi ng m ode of t he ci r cui t and V ol t ag e f-ol l ow er aI．e de si gne d t o m at chups ensi t i ve m at er i aJ．T he st at i c a11d dyn锄i c ped’om l ances of t he ac cel er om e t er pm t ot vpe bas ed o n t he 百ant s眦ss-i m pedance(G SI)e如ct a r e exper i m e nt al l y cal i br at ed and aI l al yzed o n da t a．，11l e t es t r esul t s s how t}l at i n t he accel er at i on f i el d of±50g，t he s ensi t i ve i s34．81m V／g，t he l i neari t y en．or i s 0．56％，t he r epeat abi l i t y eⅡ-or i s2．67％a nd t he hys t er es i s en．or i s0．87％，w hi ch at t ai ns t he r e qui r em e nt i n act ual m eas ur em ent of acce l er at ed ve l oci t y．K ey w or ds：l on舀t udi nal exci t at i on；F e．bas ed am orphous r i bbon；accel em m et er；d i f kr ent i al—t yp e收稿日期：2012—04—13修回日期：2013—04—23基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划(cxzzl l业41)作者简介：史晓君(1982一)，男，博士生，主要研究方向：传感器及信号测试，E．m ai l：chest em ust@hot m ai l．com；通讯作者：卜雄洙(1966一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：动态测试技术与传感器，E．m ai l：buxul05@nj ust．edu．c n。

磁通门传感器的设计摘要三分量磁通门地磁场检测装置是应用磁通门传感器对地磁场进行测量的矢量检测装置。

与其它类型测磁仪器相比,磁通门传感器具有分辨率高,测量弱磁场范围宽,体积小、重量轻、功耗低,经济性好,能够直接测量磁场的失量和适于在高速运动系统中使用等特点,被广泛应用于各种领域。

本文分析了磁通门传感器的工作原理,详细论述了如何采用数字检波的方法进行信号处理.本文还介绍了三分量地磁场检测装置硬件电路的设计和单片机程序。

检测装置主要由三分量磁通门传感器、单片机最小系统、A/D数据采集电路和串口电路构成。

三分量磁通门传感器检测到磁场的矢量大小,输出信号经过有源滤波器和放大器处理后得到三路幅度与磁场各分量大小成正比的正弦信号。

A/D同时对三路信号进行4倍频采样,将两个周期的采样数据传送到单片机,然后单片机通过串行端口将数据发送到计算机,最后由计算机完成数据的处理和分析。

关键词三分量地磁场数字检波数据采集串行端口The Design of Geomagnetic Field Detection Device Based on Three-component Fluxgate SensorsAbstratThe three-component fluxgate geoamagnetic field detection device is a kind of vector detection device which can measure the geoamagnetic field directlypared with other instruments which can measure geomagnetic field,the fluxgate sensor has the virtue of small size,light weight, low power consumption and good economy,is used widely in different fields.This paper introduces the working principle of the fluxgate sensor and the digital demodulation method in detail. The design of hardware circuit of the three-component fluxgate geomagnetic field detection device and progamming of MCU are also introduced in this paper. The detection device consists of three-component fluxgate sensors, MCU system, A/D data acquisition circuit and com port communication circuit. The magnetic vector is detected by the three-component fluxgate sensors,signals output from the senors are processed by active filters and amplifiers.Then there are three sinusoidal signals,whose amplitude are proportional to the magnitude of geomagnetic field component. The A/D convertor produces 4 points sampling signals, and transmits data of two cycles to CPU, then CPU send the data to computer via the com port. Finally,the data is processed and analyzed by computer.Keywordsthree componentsgeomagnetic fieldDigital demodulation Data AcquisitionCom Port目录摘要 1Abstrat 21 绪论 11.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义 1 1.2 各种测磁仪器 21.3 磁通门测磁仪器的研究现状 52 检测装置的工作原理 62.1 磁通门传感器的工作原理62.2 检测装置的工作原理 82.3 地磁检测装置的主要功能123 三分量磁通门地磁场检测装置的硬件电路设计123.1 前置检测电路的设计 123.1.1 分频电路和信号转换电路的设计: 133.1.2 驱动电路的设计: 133.1.3 选频放大电路的设计: 143.2 16位A/D转换器4倍频采样的硬件设计163.2.1 根据A/D采集电路的设计要求选择合适的A/D: 16 3.2.2 A/D采集电路的设计: 173.3 内部电源的设计184 三分量磁通门地磁场检测装置的的软件设计194.1STC89C54RD+单片机介绍194.2 A/D的软件控制204.3 程序流程图214.4 示例程序214.5 串口发送的硬件设计235 测试结果及分析245.1 分频器电路测试245.2 功率驱动电路的测试 255.3 信号转换电路测试255.4 带通滤波器的测试266 对三分量测量的通道差异进行校正的方案设计286.1 方案1:通过硬件电路的调试进行校正286.2 方案2:通过软件编程对测量结果进行校正29总结30参考文献及参考资料31致谢33英文翻译34英文翻译原文371 绪论1.1 研究三分量磁通门地磁场检测装置的目的和意义在介绍三分量磁通门地磁场检测装置之前,首先介绍一下它的研究目的和意义。

大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：信息学院专业班级：自动化课题名称基于电磁感应寻迹的智能小车的硬件设计1、本课题的的研究目的和意义：培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题及进行系统研究开发的能力，使学生得到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练。

1) 培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决一般工程实际问题的能力；2) 通过毕业设计（论文）工作，使学生受到科学研究方法和工程设计方法的初步训练；3) 通过本设计使学生掌握嵌入式领域中主流的硬件、软件开发工具和设计过程；4) 使学生的绘图、计算、实验、数据处理、外文文献资料阅读、使用文献资料和手册、文字表达等基本技能及能力得到进一步的锻炼和提高。

5) 智能作为现代的新发明是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作不需要为的管理它，最适合在那些人类无法工作的环境中工作，该技术可以应用于无人驾驶机动车、无人生产线、仓库服务机器人等领域所有这些用途正逐步渗入到工业和社会的各个层面。

作为世纪自动化领域的重大成就机器人已经和人类社会的生产生活不可分。

6) 智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性、适应性和提供优良的人车交互界面，是目前各国因重点发展的智能交通系统its中的一个重要。

实用化，在亚洲，日本与1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。

进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。

第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。

最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所一共完成了navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。

目前，智能车辆的发展正处于第三阶段，这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。

基于铁基非晶薄带GMI效应的弱磁传感器研究的开题报告一、选题背景和意义随着信息技术和自动控制技术的发展，传感器作为一种重要的测量和控制元件，在现代工业化生产和生活中扮演着越来越重要的角色。

弱磁场传感器是一种重要的测量传感器，在电力、电子、医疗、地质等领域有着广泛的应用。

目前，市场上的弱磁场传感器主要基于霍尔效应、磁电阻效应和磁致伸缩效应等测量技术。

但这些技术都存在一些问题，如灵敏度低、磁场范围窄等。

因此，探索新的弱磁场传感技术具有重要的意义。

在这种情况下，基于铁基非晶薄带GMI（Giant Magnetoimpedance）效应的弱磁场传感技术成为一个研究热点，其具有灵敏度高、响应快、磁场范围广、抗干扰性强等优点。

但目前GMI传感器在精度、稳定性和可靠性等方面还存在问题，需要进一步深入研究。

因此，本研究将探索基于铁基非晶薄带GMI效应的弱磁传感器技术，提高其精度、稳定性和可靠性，并进一步理解GMI效应机理，为其在实际应用中的推广和推广提供理论和技术支持。

二、研究内容和方法本研究的主要内容和方法如下：1. 铁基非晶薄带GMI效应机理研究：对铁基非晶薄带GMI效应的机理进行深入研究，理解其在弱磁场传感中的应用机理。

2. 铁基非晶薄带GMI传感器设计：根据GMI效应机理，设计具有高灵敏度、高精度、稳定性和可靠性的弱磁场传感器。

3. 铁基非晶薄带GMI传感器性能测试：测试设计的铁基非晶薄带GMI传感器在不同磁场下的灵敏度、线性度、响应时间等性能指标。

4. 信号处理算法研究：根据测试结果，提出一种适用于铁基非晶薄带GMI传感器的信号处理算法，提高传感器的响应速度和精度。

5. 数据分析和实验验证：对研究结果进行数据分析，验证传感器的可靠性和精度，为其实际应用提供理论和技术支持。

三、研究预期结果本研究的预期结果如下：1. 研究发现基于铁基非晶薄带GMI效应的弱磁传感器工作机理，解释其在弱磁场测量中的应用机理，并探讨其可行性和优越性。