CN201819983U - 一种数字式磁通门磁强计pcb板 - Google Patents
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Abstract
一种数字式磁通门磁强计PCB板，包括PCB基板和印刷电路。印刷电路包括A/D转换器、数字处理器、D/A转换芯片、ARM控制器；磁通门信号经A/D转换器高速采样输入数字处理器，数字处理器经滤波、相敏整流、数字积分和校准、补偿后将得到直流数字信号输入D/A转换芯片和ARM控制器；D/A转换芯片将信号输入磁通门反馈线圈；ARM控制器通过操作键盘和显示器进行人机交互处理和显示。本实用新型数字处理器代替传统模拟电路进行二次谐波的信号处理，环境对测量设备影响小；反馈系统使磁通门探头工作在零磁场条件下，消除了模拟元件间的感应、杂散效应，设备稳定性好，测量准确度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及PCB板，具体来说是涉及一种数字式磁通门磁强计PCB板。
背景技术
磁通门的理想输出信号是只含有偶次谐波的交流信号，通常需要把它变换成与被测磁场成线性关系的直流电压信号；常用的方法是从二次谐波中提取信息。由于一些因素的影响，实际输出的信号并不只是偶次谐波，同时也含有奇次谐波；而选频放大电路的主要作用是对有用信号放大的同时抑制激励频率的奇次谐波。通过相敏整流后，信号的直流分量与被测磁场成线性关系。
传统的磁通门磁强计主要采用模拟电路设计。然而，模拟元件容易受环境影响，对温度变化比较敏感，容易老化，且大量模拟元件之间还容易出现感应、杂散效应，甚至使电路出现震荡等，使得设备的稳定性和测量准确度都受到很大的影响。
发明内容
针对上述情况，本实用新型提供了一种数字式磁通门磁强计PCB板，以解决传统的磁通门磁强计易受环境影响、易受温度变化影响、易老化，及模拟元件间易出现感应、杂散效应导致设备稳定性和测量准确度差的问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种数字式磁通门磁强计PCB板，包括PCB基板和基板面上设置的一组印刷电路，其特征在于，所述一组印刷电路包括A/D转换器、数字处理器、D/A转换芯片、ARM控制器及电路线；所述输入端电路线连接A/D转换器输入端；所述A/D转换器输出端通过电路线连接数字处理器输入端；所述数字处理器有两个输出端，其中一个输出端通过电路线连接ARM控制器的一个输入端；所述ARM控制器的输入端为两个，ARM控制器的另一个输入端连接一电路线，所述ARM的输出端连接输出端电路线；所述数字处理器的另一个输出端通过电路线连接D/A转换芯片的输入端，所述D/A转换芯片的输出端连接一输出电路线。
进一步，所述数字处理器包括滤波器、相敏整流器、数字积分元件、校准补偿装置；所述滤波器输入端通过电路线连接A/D转换器输出端；滤波器输出端通过电路线连接相敏整流器输入端；相敏整流器输出端通过电路线连接数字积分元件输入端；数字积分元件输出端通过电路线连接校准补偿装置输入端；所述校准补偿装置的输出端为两个，一个通过电路线连接ARM控制器的一个输入端，另一个通过电路线连接D/A转换芯片的输入端。
本实用新型的有益效果是，数字处理器代替了传统模拟电路进行二次谐波的信号处理，减小了环境对测量设备的影响，D/A输出信号通过反馈回路使磁通门探头工作在零磁场条件下，消除了模拟元件间的感应、杂散效应，设备稳定性好，测量准确度高。
附图说明
图1为本实用新型一种数字式磁通门磁强计PCB板的结构示意图。
图2为本实用新型一种数字式磁通门磁强计PCB板的系统框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1一种数字式磁通门磁强计PCB板，包括PCB基板100和基板面上设置的一组印刷电路200。
所述PCB板，即印刷线路板，英文名称printed circuit board，简称PCB，为绝缘板。
参见图2，所述一组印刷电路包括A/D转换器、数字处理器DSP、D/A转换芯片、ARM控制器及电路线。
所述输入端电路线连接A/D转换器输入端；所述A/D转换器输出端通过电路线连接数字处理器输入端；所述数字处理器有两个输出端，其中一个输出端通过电路线连接ARM控制器的一个输入端；所述ARM控制器的输入端为两个，ARM控制器的另一个输入端连接一电路线，所述ARM的输出端连接输出端电路线；所述数字处理器的另一个输出端通过电路线连接D/A转换芯片的输入端，所述D/A转换芯片的输出端连接一输出电路线。
所述数字处理器包括滤波器、相敏整流器、数字积分元件、校准补偿装置；所述滤波器输入端通过电路线连接A/D转换器输出端；滤波器输出端通过电路线连接相敏整流器输入端；相敏整流器输出端通过电路线连接数字积分元件输入端；数字积分元件输出端通过电路线连接校准补偿装置输入端；所述校准补偿装置的输出端为两个，一个通过电路线连接ARM控制器的一个输入端，另一个通过电路线连接D/A转换芯片的输入端。
所述A/D转换器输入端通过输入端电路线连接磁通门探头感应磁场大小的感应线圈的输出端，磁通门探头感应磁场大小的感应线圈连接激励电流，在激励电流作用下，磁通门探头的感应线圈感应出反应环境磁场大小的磁通门信号，经A/D转换器高速采样后传送给数字处理器DSP。数字处理器DSP对输入的数字信号依次经过滤波、相敏整流、数字积分、校准、补偿等环节后得到反应外界磁场的直流数字信号，并输出到D/A转换芯片。D/A输出信号通过反馈回路输入到磁通门探头的反馈线圈(感应线圈)形成闭环系统。由于采用了闭环控制，而且数字处理器DSP设置了积分环节，根据自动控制理论该闭环系统为无差系统，因而磁通门探头实际上是工作在零磁场条件下，也就是说反馈电流产生的磁场与环境磁场大小相等、方向相反。积分电路是一个高增益环节，理想积分器增益为零，也即前向通道增益很大，这时系统信号的梯度主要取决于反馈系数。而反馈系数由反馈电阻确定，比较稳定，信号梯度有很好的线性度。因而在D/A精度足够高的条件下，D/A前端的数字信号准确地反应了环境磁场。DSP积分得到信号经过校准补偿传递给ARM控制器。所述ARM控制器的输出端连接显示器，另一个输入端连接键盘；进行显示以及人机交互处理。
硬件方面，A/D转换器将模拟信号变成数字处理器DSP可处理的数字量，是DSP进行数据处理的基础；本实用新型可采用转换芯片AD7710，分辨率24 Bit。每个探头配有一个A/D转换器，数据转换过程由DSP控制，转换所得数据直接进入DSP等待处理和传送。
DSP可采用Ti公司的TMS320VC5509A，主频为144 MHz，可实现高速、大容量数字信号处理。磁通门探头采集的数据经A/D转换成数字信号，然后在DSP中进行滤波处理，提取出探头铁芯中的二次谐波，并计算出二次谐波的幅值和相位，经过换算得到被测磁场的大小和方向，将结果输出传递给ARM进行后续处理。
D/A转换芯片将数字信号转换为模拟信号，本实用新型可采用转换芯片DAC7664EB，分辨率为16位，线性误差为1LSB，转换时间为10μs。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (2)
1.一种数字式磁通门磁强计PCB板，包括PCB基板和基板面上设置的一组印刷电路，其特征在于，所述一组印刷电路包括A/D转换器、数字处理器、D/A转换芯片、ARM控制器及电路线；所述输入端电路线连接A/D转换器输入端；所述A/D转换器输出端通过电路线连接数字处理器输入端；所述数字处理器有两个输出端，其中一个输出端通过电路线连接ARM控制器的一个输入端；所述ARM控制器的输入端为两个，ARM控制器的另一个输入端连接一电路线，所述ARM的输出端连接输出端电路线；所述数字处理器的另一个输出端通过电路线连接D/A转换芯片的输入端，所述D/A转换芯片的输出端连接一输出电路线。
2.根据权利要求1所述的一种数字式磁通门磁强计PCB板，其特征在于，所述数字处理器包括滤波器、相敏整流器、数字积分元件、校准补偿装置；所述滤波器输入端通过电路线连接A/D转换器输出端；滤波器输出端通过电路线连接相敏整流器输入端；相敏整流器输出端通过电路线连接数字积分元件输入端；数字积分元件输出端通过电路线连接校准补偿装置输入端；所述校准补偿装置的输出端为两个，一个通过电路线连接ARM控制器的一个输入端，另一个通过电路线连接D/A转换芯片的输入端。
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