一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统
专利汇可以提供一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种Mx型铯光 泵 磁 力 仪的数字化 信号 检测系统，由数控 振荡器 产生数字驱动信号，经过 数模转换 器转化为 模拟信号 后驱动磁敏 传感器 ，数控振荡器 输出信号 给数字 锁 相 放大器 ； 模数转换 器 将接收的 电信号 转换为 数字信号 经数字 锁相放大器 后输出幅值和 相位 信号，通过串口模 块 和串口通信线上传到计算机，相位信号还作为 控制信号 进入数字 控制器 ；数字控制器根据计算机的控制选择检测模式来控制数控振荡器的输出信号 频率 ，同时也上传到计算机中；数控振荡器还接收计算机输出的相位控制字，数字锁相放大器，数控振荡器、数字控制器和串口模块的 时钟信号 由外部的有源晶振通过 分频器 分频得到各种所需的时钟。本 发明 功能丰富，调试难度低，测量 精度 高，集成度高。，下面是一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统专利的具体信息内容。
1.一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，包括磁敏传感器(1)，其特征在于，还设置有模数转换器(2)、数模转换器(3)、FPGA芯片(4)、有源晶振(10)和计算机(12)，所述FPGA芯片(4)包括有数字锁相放大器(5)，数控振荡器(6)、数字控制器(7)、串口模块(8)和分频器(9)，其中，所述的数控振荡器(6)产生数字驱动信号，经过数模转换器(3)转化为模拟信号后驱动磁敏传感器(1)中的射频线圈产生射频磁场，同时数控振荡器(6)输出正交参考信号提供给数字锁相放大器(5)；模数转换器(2)将磁敏传感器(1)输出的待测电压信号转换为待测数字信号输出给数字锁相放大器(5)；数字锁相放大器(5)对待测数字信号做相敏检波计算，输出幅值和相位信号，通过串口模块(8)和串口通信线(11)上传到计算机(12)，数字锁相放大器(5)输出的相位信号作为控制信号进入数字控制器(7)；数字控制器(7)根据计算机(12)发送来的模式控制信号选择检测模式，数字控制器(7)输出的频率控制字控制数控振荡器(6)的输出信号频率，数字控制器(7)输出的频率控制字也通过串口模块(8)上传到计算机(12)中；所述数控振荡器(6)还接收计算机(12)输出的相位控制字，FPGA芯片(4)中数字锁相放大器(5)，数控振荡器(6)、数字控制器(7)和串口模块(8)的时钟信号由外部的有源晶振(10)通过分频器(9)分频得到各种所需的时钟。
2.根据权利要求1所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的数控振荡器(6)包括有：将分别接收到的计算机(12)提供的参考信号相位控制字Pr和驱动信号相位控制字Pd、数字控制器(7)提供的频率控制字K进行累加的相位累加器(6.1)，分别接收相位累加器(6.1)输出的地址信号的波形存储器(6.2)，所述波形存储器(6.2)分别向所述的数字锁相放大器(5)输出参考信号，向数模转换器(3)输出驱动信号，所述相位累加器(6.1)和波形存储器(6.2)还接收系统时钟信号。
3.根据权利要求2所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的数控振荡器(6)输出的参考信号和驱动信号的频率f0表达式为：
当K＝1时为最小输出频率，即频率分辨率Δf为：
式中：fc为系统时钟频率，K为频率控制字，N为相位累加器的位数。
4.根据权利要求2所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的相位累加器(6.1)包括有第一相位寄存器(6.11)和第二相位寄存器(6.12)，其中，所述第一相位寄存器(6.11)的输出与频率控制字K相加后又输入到第一相位寄存器(6.11)，所述第一相位寄存器(6.11)的输出与相位控制字Pr相加后输出第一地址信号给波形存储器(6.2)，所述第二相位寄存器(6.12)的输出与频率控制字K相加后又输入到第二相位寄存器(6.12)，所述第二相位寄存器(6.12)的输出与相位控制字Pd相加后输出第二地址信号给波形存储器(6.2)。
5.根据权利要求4所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的波形存储器(6.2)包括有第一正弦查找表(6.21)，余弦查找表(6.22)和第二正弦查找表(6.23)，其中，所述的第一正弦查找表(6.21)和余弦查找表(6.22)接收第一地址信号，并输出2个参考信号给数字锁相放大器(5)，所述的第二正弦查找表(6.23)接收第二地址信号，并输出驱动信号给数模转换器(3)。
6.根据权利要求1所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的数字锁相放大器(5)包括有第一乘法器(5.1)、第二乘法器(5.2)、第一低通滤波器(5.3)、第二低通滤波器(5.4)和CORDIC模块(5.5)，其中，所述的第一乘法器(5.1)将接收到的待测数字信号与数控振荡器(6)输出的一个参考信号相乘后送入第一低通滤波器(5.3)进行低通滤波，所述的第二乘法器(5.2)将接收到的待测数字信号与数控振荡器(6)输出的另一个参考信号相乘后送入第二低通滤波器(5.4)进行低通滤波，所述第一低通滤波器(5.3)和第二低通滤波器(5.4)的输出共同送入CORDIC模块(5.5)，经CORDIC模块(5.5)分别输出幅值信号和相位信号通过串口模块(8)和串口通信线(11)上传到计算机(12)，输出的相位信号还送入数字控制器(7)。
7.根据权利要求6所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的数字锁相放大器(5)采用正交相敏检波算法，表达式为
式中：A、ω、分别是待测信号幅值、角频率和相位，n(t)是噪声；
参考信号是数控振荡器(6)产生的一对正交的正弦信号和余弦信号，表达式为式中：Ar、ω、 分别是参考信号幅值、角频率和相位；
将待测信号与正交参考信号乘法器进行乘法运算，即式(3)分别与式(4)、式(5)相乘，得到混频信号为
这两路混频信号分别通过第一低通滤波器(5.3)和第二低通滤波器(5.4)滤除二倍频分量和噪声，只留下直流分量，即输出为待测信号的同相分量I和正交分量Q，即将同相分量I和正交分量Q输入CORDIC模块，通过CORDIC算法的向量模式计算出待测信号的幅值A和相位差 即
8.根据权利要求1所述的一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统，其特征在于，所述的数字控制器(7)包括有扫频控制器(7.1)、数字PID控制器(7.2)和模式控制器(7.3)，其中，扫频控制器(7.1)生成频率控制字并输出到模式控制器(7.3)的A模式，数字PID控制器(7.2)输入是待测信号与参考信号的相位差，输出频率控制字到模式控制器(7.3)的B模式，模式控制器(7.3)根据计算机(12)通过串口模块(8)输入的模式控制信号选择A模式或B模式的频率控制字。
一种Mx型铯光泵磁力仪的数字化信号检测系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
5；模数转换器2将磁敏传感器1输出的待测电压信号转换为待测数字信号输出给数字锁相放大器5作为数字锁相放大器5的待测信号；数字锁相放大器5对待测数字信号做相敏检波计算，输出幅值和相位信号，通过串口模块8和串口通信线11上传到计算机12，数字锁相放大器5输出的相位信号作为控制信号进入数字控制器7；数字控制器7根据计算机12发送来的模式控制信号选择检测模式，开环模式下由扫频控制器控制输出频率控制字，闭环模式下根据数字锁相放大器5输出的相位控制输出频率控制字，数字控制器7输出的频率控制字控制数控振荡器6的输出信号频率，数字控制器7输出的频率控制字也通过串口模块8上传到计算机12中；所述数控振荡器6还接收计算机12输出的相位控制字，FPGA芯片4中数字锁相放大器5，数控振荡器6、数字控制器7和串口模块8的时钟信号由外部的有源晶振10通过分频器9分频得到各种所需的时钟。
6.12，所述第二相位寄存器6.12的输出与相位控制字Pd相加后输出第二地址信号给波形存储器6.2。
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