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5 实验和结果
使用双铁芯结构磁通门探头感应被测磁场,磁场强度从0μT变化到25μT。首先去掉积分模块打开反馈回路,对开环结构的前向通道进行测试,然后加入积分模块和闭合反馈回路,对闭环系统进行测试。两次实验的输入/输出关系如图5所示,图中“o”是开环结构的结果,“+”是闭环结构的结果。
两次试验的数据如表1所示。
当系统开环时,随着被测磁场的增大,系统输出单调增高,可以反映被测磁场的大小。输出的非线性度为4.01%,最大误差为0.867μT,受磁通门探头铁芯的非线性影响很大。闭环后,系统非线性度和误差性能得到明显改善,非线性度为0.012%,最大误差为3nT。
6 结语
本文中描述的基于FPGA的磁通门传感器系统采用闭环结构,提高了系统输出梯度线性度。FPGA内的数字逻辑实现了包括磁通门信号解算在内的多种功能。实验验证了系统功能的正确性。由于数字逻辑的特点,和模拟系统相比,基于FPGA的设计有着优秀的温度稳定性,可移植性,且易于小型化。本文中的设计可直接应用在最终产品中,也可以作为专用集成电路的行为验证,以此为基础继续开发集成电路芯片。