博碩士論文 983207011 詳細資訊


姓名 彭元隆(Yuan-Lung Peng)  查詢紙本館藏   畢業系所 光機電工程研究所
論文名稱 具次奈Tesla解析度之動態變動磁場模擬艙建構與校正
(Development and Calibration of A Helmholtz Chamber for Dynamic Magnetic Field Simulation with Sub-Nano Tesla Resolution)
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摘要(中) 本研究開發設計一個低成本,可程式,高解析,具有高便利性的個人電腦人機介面。磁力校正艙提供閉迴路/開迴路、固定磁場或模擬飛試動態變化之磁場以供磁力計校正使用。本論文提供此一磁力校正艙的機構設計,電路設計,以及軟體設計。同時也提供實測靜態及動態測試數據、實際驗證。本磁力艙解析度可達到0.19nT、動態範圍涵蓋±100000nT、線性度偏差0.005%、磁場設定的變化率可達100Hz、磁場設定調整之後所需的穩定時間為1m sec。
摘要(英) This research developed a magnetic calibration chamber which is low-cost, high-resolution, easy to use, and with PC-Based Human-machine interface(HMI). Magnetic calibration chamber provides closed loop / open loop, fixed magnetic field or in-flight scenario simulation of the magnetic field for magnetometer calibration. This thesis provides such a magnetic calibration chamber mechanical design, circuit design and software design. It also provides experimental static and dynamic test data and actual verification. The performance of the system is resolution of 0.19nT、dynamic range of ±100000nT with linearity deviation of 0.005%、the maximum update rate of the magnetic field setting 100Hz of magnetic field change、 the settling time 1m sec of magnetic field setting change.
關鍵字(中) ★ 模擬飛試動態變化之磁場
★ Helmholtz
★ 磁力校正艙
關鍵字(英) ★ Helmholtz
★ magnetic calibration chamber
★ in-flight scenario simulation of the magnetic fi
論文目次 論文摘要 i
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 viii
縮寫及符號說明 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究目的與動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究構想 3
1.4 論文章節 4
第二章 理論及技術基礎 5
2.1 Helmholtz coil之磁場均勻度數學模型推導 5
2.2 基本電路原理 10
2.2.1 電晶體 10
2.2.2 運算放大器 11
第三章 系統設計 13
3.1 系統配置圖 13
3.2 系統方塊 14
3.2.1 整體系統方塊 14
3.2.2 韌體系統方塊 15
3.3 系統狀態機 16
3.4 線圈架機構硬體設計 17
3.5 人機介面 18
3.6 參考標準磁力計 21
3.7 電路硬體設計 22
3.7.1 AVR微控制器 23
3.7.2 DAC:20位元數位類比轉換器 24
3.7.3 ADC:24位元類比數位轉換器 25
3.7.4 Coil 線圈 26
3.7.5 參考磁力計 26
3.7.6 電壓轉電流 26
3.8 韌體流程圖 30
3.8.1 固定磁場輸出模式 30
3.8.2 動態變動磁場輸出模式 31
3.9 PI control軟體演算法 32
第四章 數據分析與討論 34
4.1 磁場背景雜訊 34
4.2 電流背景雜訊 36
4.3 建立系統轉換矩陣與位移矩陣 39
4.4 磁場開迴路精度量測 43
4.5 磁場回饋控制精度量測 45
4.6 頻率響應 47
4.7 步階響應 50
4.8 硬體模擬迴路 53
4.9 磁力計效能之測試 56
第五章 結論 65
References 66
參考文獻 [1] 通電螺線管-搜搜百科:
http://baike.soso.com/v2799462.htm#3
[2] 許良,”科學家的故事,一代物理大師-亥姆霍茲”,科學月刊,1995、03,0303
[3] Maxell coil-維基百科:
http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell_coil
[4] Biot-Savart Lae-維基百科:
http://en.wikipedia.org/wiki/Biot%E2%80%93Savart_law
[5] 電流的磁場
http://phyedu.suda.edu.cn/phyol/article/chap12/12-4/12-4.htm
[6] BJT-NPN的工作區間
http://km.emotors.ncku.edu.tw/emotor/worklog/motorwiki/index.php/電子學第2次期中考題庫:BJT操作點(2)
[7]雙極性電晶體-維基百科:
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8F%8C%E6%9E%81%E6%80%A7%E6%99%B6%E4%BD%93%E7%AE%A1
[8]寇戈、蔣立平,陳積德、全中興、劉正瑜、宋馭民編修(2006 ),《類比暨數位電子電路設計原理》,台北:新文京開發出版股份有限公司。
[9] Fluxgate FVM400
http://www.meda.com/Data_Sheets/FVM400 Instruction Manual.pdf
[10] DAC1220E datasheet
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/dac1220.html
[11] ADS1246 datssheet
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ads1246.html
[12] WALTER G.JUNG,IC Op-Amp Cookbook Third Edition
[13] Make a PI controller on an 8-bit microcontroller
http://www.eetimes.com/design/other/4006505/ContentItem_5CE2110E_8A90_4BB9_8C6E_6FA462AA20C1
[14] Standard deviation
http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation
[15] 許盈皓,ESEMS太空氣象科學酬載叢集,國立中央大學光機電工程研究所,碩士論文,民國97年。
[16] 許盈皓2008論文簡報,校正時,磁場施加磁場軌跡範例
實驗室資料8_畢業學長留下的資料95屆左眼1_論文電子檔口試投影片左眼口試投影片左眼論文簡報.ptt
[17] 磁力計校正用磁場設定,沿各軸分別做階梯式定磁場測試
Figure 5 "morphousBCU_MRCali_NSPO_071210_測試結果V11A_RESULT otal est-steps.gif
[18] BCU V1.1A在NSPO測試流程
實驗室資料8_畢業學長留下的資料95屆左眼6_實驗數據Test_CalibrationBCU_MRCali_NSPO_070817 MRnspoMagnetCalibTRR.ppt
[19] 驗證平均數與標準差的關係
http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation#Relationship_between_standard_deviation_and_mean
[20] BCU V1.1A在NSPO校正報告
實驗室資料2_計畫相關資料60401_NSPO_台俄衛星
spotr
spotr_BCU_sensor_data.doc
指導教授 葉則亮、江士標
(Tse-Liang Yeh、Shyh-Biah Jiang)
審核日期 2011-6-30

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