声表面波磁电传感器谐振频率检测系统的研究与设计

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声表面波(SAW)磁电传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、稳定性好等优点,是磁电传感器的理想选择类型。谐振频率是SAW磁电传感器的一个重要参数,其大小和变化量检测的准确度影响了整个传感器的性能,因此高精度、稳定可靠的谐振频率检测系统的研究具有重要学术意义和应用价值。  本文针对现有的谐振频率检测方法对于低Q值的SAW磁电传感器存在稳定性较差和准确度较低的问题,提出一种新型检测方法—扫描变频电压比值检测法:在某一频率范围内对传感器进行快速扫频,经处理后求出每个频点对应分电压与合电压的比值,找到比值最大的频点从而得到谐振频率。基于该方法设计了软硬件结合的自动化检测系统方案并实现了整个系统,硬件部分针对高频模拟信号处理复杂的特点,将频率未知的待测高频信号变至固定中频,再转换为数字信号发送至FPGA进行实时预处理,提高了系统的数据处理速度;软件部分设计了基于统计学的谐振频点查找策略和分级扫描变频方法,提高了系统的测量准确度。  最后对系统硬件模块、软件模块以及整体功能进行测试。硬件测试针对数据处理速度与传输效率展开,软件测试验证了谐振频点查找策略可行性。结果表明,针对低Q值的SAW磁电传感器,系统能够自动化地测出谐振频率,频率检测范围为35MHz~500MHz,分辨率为1KHz,最大相对误差为0.4‰,达到了设计指标要求。作为设计原型样机,系统硬件易于集成化,软件算法可移植至嵌入式设备,体积可进一步减小,这为检测系统小型化的后续研究奠定了基础。
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