TMS320C2812电子磁罗盘补偿技术研究(3)
时间:2017-01-18 18:16 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
因此，研制开发一种稳定性好、精度高，且使用方便、成本低廉、易于大批量生产的电子罗盘对于满足现阶段的需求和未来这一领域的研究都具有重要的现实意义。 1.4 研究内容及论文结构 电子磁罗盘与常规指针型罗盘相比，具有更好的抗冲击性、抗震性，能够对杂散磁场进行补偿，并且输出电信号，可方便的与其他电子设备组成应用系统。本文的主要工作就是利用磁传感器获取地球磁场信号，利用嵌入式（DSP）系统及外围电路构建数据采集和控制电路系统，并利用磁传感器补偿技术，完成磁传感器的实时补偿，进而实现实时的准确的测定方向的功能。因此，我们主要的研究内容如下： 1) 了解电子磁罗盘的测量原理及构成 2) 分析磁传感器的各类误差来源 3) 选择合适的补偿算法 4) 嵌入式系统的选型 5) 电子磁罗盘的硬件电路设计 6) 电子磁罗盘的软件设计 7) 系统的实验设计 论文的结构我们依据研究内容分为： 1) 绪论：主要介绍课题的研究背景和发展情况。 2) 系统的测量原理：主要阐述了电子磁罗盘的测量原理及误差补偿 3) 系统硬件：介绍整个系统的硬件电路设计。 4) 系统软件设计：介绍基于DSP芯片的软件设计以及MATLAB程序设计 5) 实验设计：验证系统能否正常工作，是对我们的成果的检测。 2 电子磁罗盘的测量原理及误差补偿算法 电子磁罗盘基于磁阻效应，利用磁阻传感器感测地球磁场强度在X、Y、Z轴的三个分量，结合加速度传感器测量载体的俯仰角和翻滚角并以此对X、Y轴的磁场强度作补偿校正，从而确定载体的地理航向角和姿态角。本章主要是介绍磁阻传感器的磁阻效应和磁阻电子罗盘的测量原理。 2.1 磁阻效应 通电导体在磁场中阻值发生变化的现象称为磁阻效应[23]。如图2.1所示，当带状玻莫合金材料通电流I时，材料的电阻取决与电流的方向与磁化方向夹角 。如果给材料施加一个磁场M(被测磁场)，就会使原来的磁化方向转动:若磁化方向转向垂直于电流的方向，即 角增大，电阻将减小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，即 角减小，电阻将增大。这就是强磁金属的各向异性磁阻效应(AMR)。 图2.1 磁阻效应示意图 磁阻传感器是由长而薄的玻莫合金(铁镍合金)制成，它利用通常的半导体工艺，将玻莫合金薄膜附着在硅片上，如图2.1所示。薄膜的电阻率 依赖于磁化强度M和电流I方向之间的夹角 ，具有以下关系式: （2-1） 其中 、 分别是电流I平行于M和垂直于M时的电阻率。 本文使用的磁阻传感器是将铁一镍合金(Permalloy)薄膜沉积在硅片上，形成四个相同的电阻条，这些电阻条如上所述具有磁阻效应，并将它们接成惠斯通电桥，主要用来精确测量微小电阻的变化。惠斯通电桥如图2.2所示，桥路输出△U为: （2-2） 式中:R1，R2，R3，R4为桥臂电阻，US为电桥电源电压。 图2.2 惠斯通电桥 在被测磁场的作用下，电桥中位于相对位置的两个电阻(如图2.2中R1，R2，R3，R4)阻值增大，另外两个电阻的阻值减小，在其线性范围内，惠斯通电桥的输出电压与被测磁场成正比。本文采用的磁阻传感器HMC1022含两个惠斯通电桥，HMC1021含一个惠斯通电桥。 (责任编辑：qin) |