自適應動態範圍調整之磁敏阻磁力計研製

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姓名

許庭耀(Ting-Yao Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

自適應動態範圍調整之磁敏阻磁力計研製

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摘要(中)

本研究是以異向性磁敏電阻感測器為基礎,設計一個量測解析度可隨環境的磁場變化率而適應性調整以便高解析度高採樣頻率的感測平台。本平台具有 16 位元的基本資料解析度以及 5 kHz 的取樣頻率,可適應調整的最佳解析度可達 0.3nT,足以研究電離層因為大型太陽風暴所引起的磁場環境擾動。
透過典型控制理論,實現自適應調整訊號放大倍率、自動校正訊號偏差、自我磁場補償等,使該量測平台可應用在各種不同強度磁場需求的實驗環境中,且保持最佳解析度量取訊號。

摘要(英)

We implemented a three dimensional magnetic sensing system based on Anisotropic Magneto-Resistive sensors. This platform applied internal magnetic field compensation, and adjustable gain-control for variational measurement by 16bit ADC with refined resolution down to 0.3nT and sampling rate up to 5KHz.

關鍵字(中)

★ 自適應
★ 磁敏阻
★ 太空任務
★ 地磁感測
★ 磁力

關鍵字(英)

★ adaptive
★ AMR
★ magnetic

論文目次

論文摘要 ..........................................................................I
ABSTRACT ..................................................................... II
致謝 .............................................................................. III
目錄 ...............................................................................IV
圖目 ............................................................................... V
表目 .............................................................................. VII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 1
1.2.1 地磁感測儀 2
1.2.2 太空氣象科學酬載叢集 2
1.2.3 可補償高精度三軸地磁量測平台 2
1.3 研究構想 3
1.4 論文章節 4
第二章理論基礎及技術基礎 5
2.1 物理原理 5
2.2 數學模型 11
2.2.1 感測器線性誤差模型 11
2.2.2 磁場補償控制器模型 12
2.2.1 三軸垂直校正數學方法 13
2.3 基本電路原理 15
2.3.1 惠斯同電橋 15
2.3.2 運算放大器 16
2.3.3 電壓轉電流電路 (Howland Current Source) 19
2.3.4 Helmholtz Coil 20
2.4 作業系統介紹 21
第三章系統設計 22
3.1 系統方塊 22
3.1.1 整體系統 22
3.1.2 磁力感測次系統 26
3.2 電路硬體設計 27
3.2.1 總體電路 27
3.2.2 類比感測電路 28
3.2.3 數位控制電路 35
第四章數據分析與討論 37
4.1 實驗方法及數據分析 37
4.1.1 感測器的校正實驗 37
4.1.2 三軸磁力線性補償測試及校正 54
4.1.3 補償線圈自動補償測試 62
第五章結論 67
5.1 結論 67
5.2 未來展望 67
第六章參考文獻 69

參考文獻

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[8]. —. Application Note AN201: SET/RESET Pulse Circuits for Magnetic Sensors.
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[10]. Atmel Corp. 8-bit AVR microcontroller chip: ATmega128/Atmega128L Datasheet.
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[13]. Honeywell Corp. Application Note AN211: Applications of magnetic position sensors.
[14]. —. Application Note AN212: Hancling sensor bridge offset.
[15]. —. Application Note AN213: SET/RESET Function for magnetic sensors.
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[6]. 劉立業. 地磁感測儀研發. 中央大學光機電所碩士論文. 2005.
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[21]. 蔡錫錚&江士標. 探空八號結案報告書. 2010.

指導教授

葉則亮、江士標
(Tse-Liang Yeh、Shi-Biao Jiang)

審核日期

2010-7-26

推文