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研究生:周崇仁
研究生(外文):Chung-Jen Chou
論文名稱:可補償高精度三軸地磁量測平台
論文名稱(外文):Compensable High Resolution Three Dimensional Magnometer
指導教授:江士標
指導教授(外文):Shyh-Biau Jiang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:地磁探六
外文關鍵詞:Earth magnetic fieldSRV6
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本文是以異向性磁敏電阻(Anisotropic Magneto-Resistive)感測器為基礎,設計一個具有環境適應性的磁場感測平台,本平台具有16位元的資料解析度(16 bit data resolution)以及10kHz的取樣頻率(Sampling frequency up to 10kHz),足以準確分析磁場環境。
透過設定本平台各種參數;如放大率、準位補償、磁場補償等,
可以將平台應用在各種不同強度的磁場環境中,且仍以最高解析度量取全幅(Full Scale)訊號。
並在實驗章節展示探空火箭六號-回收艙酬載磁力計的校正結果,與本平台的各種補償訊號測試。
We implement a three dimensional magnetic sensing system,
based on Anisotropic Magneto-Resistive sensors on this platform. This platform also include Gain-control, Offset-control and internal magnetic compensate. Configure these elements to adapt different environment.

Such that, we can get a Full-scale signal output even variant signal input. This platform will output with 16 bits resolution AD data, and 10 kHz data rate.

In chapter 5th, we present the magnetometer ,in the RECOVERY SYSTEM payload, Sounding Rockets VI project, calibrate result.
And some experiments on this platform.
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 背景 2
1-2-1 感測原理 3
1-2-2 應用範圍[1] 5
1-2-3 其他相似技術及比較 6
1-3 論文組織架構 11
第二章 誤差數學分析模型 12
2-1 感測器架構 12
2-2 訊號準位偏移誤差(OFFSET ERROR) 15
2-3 放大率誤差(GAIN ERROR) 18
2-4 場源偏移誤差(BIAS ERROR) 20
2-5 SET/RESET放大率不對稱(SET/RESET GAIN MISMATCH) 21
2-5-1 Set/Reset的作用 21
2-5-2 AMR感測器的設計原理 22
2-5-3 誤差描述 27
2-6 非線性誤差(NONLINEAR ERROR) 29
2-6-1 由磁場畸變(disturbance)造成的非線性: 30
2-6-2 磁滯(hysteretic)造成的非線性 30
2-7 本章小結 32
第三章 系統架構 35
3-1 系統方塊圖介紹 35
3-2 感測器規格介紹 36
3-3 量測系統介紹 40
3-4 補償系統介紹 42
3-4-1 磁場補償單元 42
3-4-2 前級訊號補償單元 44
3-4-3 放大率補償單元 48
3-4-4 電壓準位補償單元 50
第四章 軟體流程 53
第五章 實驗設計與結果 56
5-1 探六磁力計校正實驗回顧 56
5-1-1 實驗目的 57
5-1-2 實驗設置 57
5-1-3 實驗步驟 58
5-1-4 實驗結果 59
5-1-5 Set/Reset Gain不對稱之校正 65
5-1-6 建立磁力計模型 70
5-1-7 旋轉測試結果 72
5-2 補償訊號測試 76
5-2-1 磁場補償測試 76
5-2-2 訊號準位補償測試 78
5-2-3 訊號放大率補償測試 80
5-3 旋轉磁場訊號取樣 83
5-4 長時間訊號量測 87
第六章 討論 90
第七章 結論與未來展望 92
參考文獻 94
附錄A: 96
附錄B: 103
[1]Michael J. Caruso and Tamara Bratland, Honeywell, SSEC. Carl H. Smith and Robert Schneider, Nonvolatile Electronics, Inc. "A NEW PERSPECTIVE ON MAGNETIC FIELD SENSING", Sensors magazine, December 1998.
[2]P Ciureanu and S Middelhoek, McGill University and Delft University of Technology. “Thin Film Resistive Sensors”,Institude of Physics Publishing, Bristol, Philadelphia and New York,1992.
[3] Atmel Corp. "8-bit AVR microcontroller chip: ATmega128/ ATmega128L Datasheet", Rev. 2467L-05/04
[4] Honeywell Corp. "1- and 2-Axis Magnetic Sensors Datasheet", 900248 Rev. B 4-00
[5] Honeywell Corp. "Application Note AN201: SET/RESET PULSE CIRCUITS FOR MAGNETIC SENSORS"
[6] Honeywell Corp. "Application Note AN203: COMPASS HEADING USING MAGNETOMETERS"
[7] Honeywell Corp. "Application Note AN211: APPLICATIONS OF MAGNETIC POSITION SENSORS" , 900281 01-02 Rev-
[8] Honeywell Corp. "Application Note AN212: HANDLING SENSOR BRIDGE OFFSET" , 900297 05-02 Rev-
[9] Honeywell Corp. "Application Note AN213: SET/RESET FUNCTION FOR MAGNETIC SENSORS" , 900298 08-02 Rev-
[10]劉立業,地磁感測器儀研發,國立中央大學光機電工程研究所碩士論文,未公開論文,2006
[11] Carl H. Smith and Robert W. Schneider, Nonvolatile Electronics, Inc. "Low Magnetic Field Sensing with GMR Sensors, Part 1: The Theory of Solid-State Magnetic Sensing", Sensors magazine, September 1999.
[12] 國立中興大學物理系超導∕磁性物理實驗室 http://140.120.11.107/equipment/3A04/mpms.htm
[13] HyperPhysics(Department of Physics and Astronomy, Georgia State University)網址:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
[14] Micheal J. Caruso, Honeywell Corp. "Applications of Magnetic Sensors for Low Cost Compass System"
[15]NSPO (National Space Program Office) 網址:http://www.nspo.org.tw/
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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