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近年来,随着航空、航天、通讯、汽车、生物医学、环境监控、军事等领域的飞速发展,传感器几乎应用到了各个领域。传感器是一种检测装置,它将被测量的信息按一定规律变换成为电学信号或者其他形式的信号,但传感器的输出信号一般是无法直接给终端使用的,中间必须经过接口电路对其进行处理,所以接口电路在信号采集过程中起着重要的作用,在一定程度上决定了传感器的性能和精度。另外,我们希望传感器能够摆脱笨重的检测仪器,实现便携式应用,这对所需要的接口电路提出了挑战,本文就是针对谐振式MEMS磁传感器设计其专用的接口电路,实现电路的小型化,便携化,完成磁场信号的高灵敏度检测。本文的接口电路设计包括理论研究、硬件电路设计、软件程序设计和系统测试等几个部分。 理论研究主要是对谐振式MEMS磁传感器的工作原理进行研究,当施加外界激励使得谐振子发生振动时,感应线圈会随着谐振振子做切割磁感线运动,从而在感应线圈两端产生感应电动势。通过测量感应电动势大小来得到磁场的大小。在理论研究的过程中需要掌握信号的调制与解调过程,传感器的驱动与检测方式。 在理论的基础上进行硬件电路的设计,这也是本文的主要工作,电路的设计是通过划分模块进行,先是进行驱动电路的设计,然后是检测电路的设计,最后是控制电路、模数转换电路、供电电路的设计。整个设计过程中需要进行相关理论的计算和电路的仿真进行辅助设计。 软件程序设计是针对硬件电路中使用到的微控制器进行程序编程,实现数字控制和通信方面的要求,从软件上解决信号处理和实时采集的问题,为便携式电路设计提供可能。 最后是系统的测试,先是对电路噪声进行相关测量,再配合传感器进行开环和闭环相关的整体测试,通过测试可以看出电路系统噪声都控制在1mV以内,传感器灵敏度达到了6.3mV/T,非线性度为0.24%,接口电路工作正常,可以对磁场信号进行快速有效的实时测量,磁场最小分辨率可以达到2μT,可以完成对μT~mT数量级的磁场强度测量。