质子旋进式磁力仪的设计与DSP实现

摘要

质子旋进式磁力仪是被广泛应用于测量未知磁场的仪器，其关键在于提高旋进信号的信噪比以及测频技术，得到旋进信号的频率即可计算出未知磁场值的大小。现有质子磁力仪系统存在成本高、功能有限和测频不准确等问题。本文依据国内外质子磁力仪的发展现状，针对以上问题设计了MJW-1T型质子磁力仪,实现了基于DSP28335为核心的质子旋进式磁力仪系统的设计方案，完成了原理样机的研制。具体工作如下：
　　1、设计了质子磁力仪各功能模块的相关电路，包括旋进信号处理电路、系统电源电路、存储电路、时钟电路、LCD显示电路等，完善了质子磁力仪的辅助功能。
　　2、提出了一种新型的旋进信号测频算法并对该算法进行了测试工作,测试结果表明精度达到0.04Hz。
　　3、分析并测试了不同种类的溶剂对质子初始旋进信号幅值和弛豫时间两方面的影响，结果表明航空煤油作为探头溶剂效果最佳。
　　4、以代表国内先进水平的DEM型质子磁力仪为参考，在野外对整个系统进行了实地功能测试。最终结果表明，MJW-1T型质子磁力仪未极化工作状态下功耗为3.52W，极化工作状态下功耗为21.84W。精度为?1nT，达到预期指标。

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第一章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外发展状况

1.3 主要研究内容与本文结构

第二章 质子旋进式磁力仪基本原理及系统组成

2.1 质子磁力仪的基本工作原理

2.2 质子磁力仪系统组成

2.3 质子磁力仪的关键技术

第三章 拉莫尔信号的采集与放大研究

3.1 极化电路

3.2 滤波电路

3.3前置放大电路

3.4 整形电路

3.5 锁相环电路

第四章 数字控制系统功能模块设计

4.1 降压隔离模块设计

4.2 主控模块设计

4.3 电源模块设计

4.4 存储模块设计

4.5 液晶模块设计

4.6 通信模块设计

4.7 RTC模块设计

4.8电源电压采集模块设计

第五章 测频算法与系统软件设计

5.1 测频算法设计

5.2 控制系统的软件设计

第六章 影响拉莫尔信号相关因素的实验测试与结果分析

第七章 整机测试结果与分析

7.1 MJW-1T型质子旋进式磁力仪功耗测试

7.2 MJW-1T型质子旋进式磁力仪功能测试

7.3 MJW-1T型质子旋进式磁力仪精度测试

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

参考文献

科研成果

致谢