一种新型模拟积分器设计

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我国在磁性材料的研究和生产上世界领先,一方面磁性材料的蕴藏量世界居首,另一方面磁性材料的研究手段也是极为先进的。对于物质磁性的认识是非常关键的,这对研究新型磁性材料性能和改进传统型磁性器件都有非常深远的影响。现阶段利用电磁感应的方法在测量物质内部磁场分布及磁性样品材料磁滞回线探究方面的应用最为突出。目前采用的测量磁通的方法多为利用积分的手段对样品感应电动势的累加运算,得到电压变化与磁滞回线的关系,通过软件分析得到最终磁性材料的性能指标。电子积分器的原理就是利用电路电子学的方式对待测线圈内部的感应电动势进行积分,使电子积分器输出的电压信号与磁场强度成正比。因此这种方法可以测量随时间变化的磁场分布,有利于实现仪器的自动化、智能化。在电路电子技术急速发展的今天,这种利用交直流磁场测量样品磁性测量的方法在各个领域都有广泛的应用。电子积分器主要有两种结构:一种是核心利用运算放大器和一些模拟器件实现积分功能的模拟积分器,另一种是利用电压、频率相互变换实现积分功能的数字积分器。数字积分器的信号源是离散的,电压/频率变换器的出现使得模拟转化数字成为可能,解决了漂移问题,但是数字积分器只能处理离散信号,使得积分时间难以很长,输入输出端口满足相应逻辑造成修改、矫正问题也极为突出,并且只能单向积分,大大限制了数字积分器的适用范围。模拟积分器问题在于电压、电流、频率、周期等参量的变化相互制约使得仪器的漂移大、精度差、在长距离传输和多次加工中信号的波形会改变信号失去一些信息,严重时会出现信号中断,而且不能进行加密,但是有点在于电路结构简单、处理手段多样、价格便宜、易于设计,并且在某些极端的条件下也可以产生稳定的信号。本论文旨在设计一种精度高、漂移低的模拟积分器,在处理手段上面采用手动调零和自动控制相结合控制模拟积分器产生的几种漂移。主要的思想是利用电路结构的改进尽量减小零点漂移和非线性误差,并且选择高精度的元件如:积分电容选用精密聚酯电容、积分电阻Jepsun金属膜或线绕精密电阻、集成运放选择开环倍数大、输入阻抗高的集成电路,最后对积分结果进行了简要的分析。
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