一种基于TMR的地磁场测试平台设计
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现摘要：本文介绍了一种基于方波调制的TMR磁场探测系统的设计与实现。
本系统采用了磁阻式磁场传感器和TMR传感器，并利用MCU对传感器进行驱动和数据处理。
通过实验验证，该系统能够准确地检测和测量磁场强度，并具有高灵敏度和高分辨率的特点，适用于各种磁场探测应用。
关键词：磁场探测；TMR传感器；方波调制；磁阻式传感器；MCU一、引言磁场是自然界中一种常见的物理现象，具有广泛的应用价值。
在工业生产、医疗诊断、科学研究等领域，对磁场进行准确的检测和测量具有重要意义。
研发一种高灵敏度、高分辨率的磁场探测系统具有重要的实际意义。
二、系统设计1. TMR传感器TMR传感器是一种基于磁电阻效应的磁场传感器，具有高灵敏度、高分辨率和低功耗的特点。
在TMR传感器中，通过利用自旋极化电子的磁电阻效应，可以实现对磁场的高精度检测。
本系统选择TMR传感器作为磁场探测的核心传感器。
2. 方波调制方波调制是一种常用的信号调制技术，通过改变信号的频率和占空比，可以实现对信号的精确调控。
在磁场探测系统中，利用方波调制技术可以提高传感器的灵敏度和分辨率，增强系统的测量精度。
本系统采用了方波调制技术对TMR传感器进行驱动，并通过信号处理实现对磁场的准确检测和测量。
3. MCU驱动为了实现对传感器的准确驱动和数据处理，本系统采用了微控制器单元(MCU)作为控制核心。
MCU可以对传感器进行精确的驱动和采集，同时可以对采集的数据进行实时处理和分析，实现对磁场的准确测量。
三、系统实现为了实现MCU对TMR传感器的准确驱动和数据采集，本系统设计了专用的传感器接口模块。
该模块包含了传感器的驱动电路、信号采集电路和滤波电路，能够实现对TMR传感器的高精度驱动和信号采集。
四、系统实验与结果通过实验证明，本系统能够实现对磁场的准确检测和测量。
在一定磁场强度范围内，系统具有较高的灵敏度和分辨率，能够实现对磁场信号的准确采集和分析。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现TMR (Tunneling Magnetoresistance)磁场传感器是一种新型的磁场传感器，其灵敏度高，分辨率高，功耗低，响应速度快，被广泛应用于磁场测量、电动车辆、智能家居等领域。
本文设计并实现了一种基于方波调制的TMR磁场探测系统，通过方波调制的方法提高了系统对磁场信号的检测性能。
一、系统设计1.传感器选择：本系统采用TMR磁场传感器作为磁场探测元件，其灵敏度高，线性范围广，响应速度快，适用于小信号磁场测量。
2.信号调制：采用方波调制的方式对磁场信号进行调制，方波信号的高低电平分别代表磁场信号的正负极性，通过检测方波信号的升降沿来获取磁场信号的变化情况。
3.放大滤波：通过放大器对调制后的信号进行放大，同时采用滤波器对信号进行滤波处理，去除噪声干扰，提高信号的质量。
4.数据处理：将放大滤波后的信号传输至微控制器进行数据处理，通过软件算法提取磁场信号的特征参数，如幅值、频率、相位等。
5.显示输出：将处理后的数据通过数码显示屏显示，实时反映磁场信号的变化情况，同时通过输出接口输出数据至外部设备。
二、系统实现1.硬件设计：搭建实验平台，选用TMR传感器、放大器、滤波器、微控制器、数码显示屏等元件，按照设计方案进行连线和焊接，构建出TMR 磁场探测系统。
2.软件设计：编写控制程序，包括信号调制解调算法、数据处理算法、界面显示程序等，实现信号的调制、放大滤波、数据处理和显示输出功能。
3.实验测试：进行系统的功能测试和性能测试，对系统进行调试和优化，保证系统正常运行并满足设计要求。
4.结果分析：通过实验测试数据对系统性能进行评估和分析，对系统的灵敏度、分辨率、稳定性等关键性能指标进行评价。
三、结论与展望通过设计与实现的一种基于方波调制的TMR磁场探测系统，实现了对磁场信号的高灵敏度检测，并具有较好的性能表现。
未来可进一步优化系统设计，提高系统的稳定性和可靠性，拓展系统应用领域，实现更广泛的磁场探测需求。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现【摘要】该文章介绍了一种基于TMR磁场探测技术的方波调制系统的设计与实现。
在阐述了研究背景和研究意义。
在系统介绍了TMR磁场探测技术和方波调制原理，详细描述了系统的设计和实现过程，并对实验结果进行了分析。
在总结了研究成果，展望了未来的发展方向，并提出了创新点和后续研究方向。
通过该研究，可以为磁场探测技术和方波调制系统的进一步研究提供参考和借鉴。
【关键词】TMR磁场探测系统、方波调制、研究背景、研究意义、技术介绍、系统设计、系统实现、实验结果分析、总结与展望、创新点、后续研究方向1. 引言1.1 研究背景研究背景：磁场探测技术在许多领域中都有着重要的应用，如医疗诊断、环境监测和工业生产等。
传统的磁场探测方法存在灵敏度低、响应速度慢等问题，因此迫切需要一种新的高灵敏度、高速度的磁场探测技术。
磁电阻效应（TMR）是一种通过外加磁场引起电阻发生变化的现象，具有高灵敏度和快速响应的特点，被广泛应用于磁场传感器的设计中。
目前市面上的TMR磁场探测系统仍存在着一定的局限性，如信噪比低、动态范围窄等问题。
我们需要设计一种新型的TMR磁场探测系统，通过方波调制技术提高信噪比和动态范围，从而提高磁场探测系统的性能和稳定性。
本研究将重点探讨一种基于方波调制的TMR磁场探测系统设计及实现，以期为磁场探测技术的发展做出贡献。
1.2 研究意义磁场是一种重要的物理量，在许多领域都有着广泛的应用。
磁场探测技术的发展对于各种应用具有重要意义，比如在磁共振成像、磁力传感器、磁记录等方面都有着重要的应用。
而磁阻式TMR传感器具有高灵敏度、良好的线性度、快速响应等优点，被广泛应用于磁场测量。
本文将结合方波调制技术，设计并实现一种TMR磁场探测系统，探究其在磁场测量中的应用。
通过研究探索TMR磁场探测系统的原理、设计、实现以及实验结果分析，可以为磁场测量技术的发展提供新的思路和方法，为相关领域的研究和应用带来重要的启示。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制是一种常用的调制技术，可以用于磁场探测系统。
本文将介绍一种基于方波调制的TMR磁场探测系统的设计与实现。
TMR（Tunnel Magneto Resistance，隧道磁电阻）是一种利用量子隧道效应的磁电阻效应。
TMR磁场探测系统通常由TMR传感器、前置放大电路、方波调制电路和数据处理电路等部分组成。
我们需要设计和制作TMR传感器。
TMR传感器是一种微型磁致阻传感器，可以将磁场转换为电阻变化。
传感器的制作过程涉及到薄膜沉积、光刻、腐蚀和金属沉积等工艺步骤。
接下来，需要设计前置放大电路。
前置放大电路的作用是将TMR传感器的微小信号放大，以便后续电路的处理。
常见的前置放大电路包括差分放大电路和低噪声放大器。
然后，需要设计方波调制电路。
方波调制电路的作用是将传感器输出的模拟信号转换为方波信号。
方波信号具有高频率和高幅值，可以减小噪声和提高信号的抗干扰能力。
方波调制电路通常包括运放、比较器和参考电压等组成。
需要设计数据处理电路。
数据处理电路的作用是对经过方波调制的信号进行解调和滤波，最终得到可用的数字信号。
数据处理电路通常包括锁相放大器、滤波器和模数转换器等组成。
在实际实现中，首先需要根据设计要求选择合适的器件和电路拓扑。
然后，根据电路原理图进行PCB设计和制作。
接下来，将选取的器件进行组装和焊接。
进行系统的调试和测试。
一种基于方波调制的TMR磁场探测系统的设计与实现包括TMR传感器的制作、前置放大电路的设计、方波调制电路的设计和数据处理电路的设计等步骤。
这种系统可以实现对磁场的高灵敏度探测，并具有较高的抗干扰能力。
一种磁场综合实验台[实用新型专利]
![一种磁场综合实验台[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/303290b6312b3169a551a4cb.png)
专利名称：一种磁场综合实验台专利类型：实用新型专利
发明人：冯亦菲
申请号：CN201821806307.0申请日：20181105
公开号：CN209993204U
公开日：
20200124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种磁场综合实验台，属于物理实验器械领域。
其特征在于包括平面台体、升降立柱、升降支撑架和环状硬磁体，在平面台体的中部竖直设置升降立柱，在升降立柱的周围环形阵列至少一周磁性指南针，所述升降立柱呈方筒形，所述升降立柱的左、右两侧开设左、右纵向条形滑孔；所述升降支撑架包括“∩”形內滑柱，所述內滑柱设置在升降立柱内，所述环状硬磁体能够套装在升降立柱上并且能够放置在左、右卡台上。
本实用新型不但能够综合演示至少两种基础物理磁性实验，而且装置设计简洁、演示方便，适宜在业界推广普及。
申请人：冯亦菲
地址：255400 山东省淄博市临淄区齐兴路138号
国籍：CN
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一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制是一种常见的信号调制方法，在磁场探测系统中被广泛应用。
本文将介绍一种基于方波调制的TMR磁场探测系统的设计与实现。
TMR（Tunneling Magnetoresistance）磁场探测器是一种利用隧穿磁电阻效应来实现磁场测量的装置。
其原理是利用两个磁性电极之间的隧穿电流，该电流的大小与电极之间的隧穿磁电阻成正比，而隧穿磁电阻又会受到外部磁场的影响。
通过测量隧穿电流的改变，就可以获得外部磁场的信息。
方波调制是一种将待测信号与一个特定频率的方波进行逻辑与运算的方法。
在TMR磁场探测系统中，我们可以将待测的磁场信号与一个高频方波进行逻辑与运算，然后将结果直接输入到TMR磁场探测器中，以提高系统的灵敏度与抗干扰能力。
本文中设计的TMR磁场探测系统包括以下几个模块：驱动模块、TMR磁场探测器和信号处理模块。
驱动模块主要负责产生高频方波信号。
我们可以使用555定时器或者微控制器等器件来实现方波信号的发生器。
在设计中，我们需要保证方波信号的频率足够高，以便于与待测的磁场信号进行逻辑与运算。
TMR磁场探测器是整个系统的核心部分，其作用是将逻辑与运算的结果转换为电流或者电压输出。
TMR磁场探测器的核心是一个TMR传感器，它可以将外部磁场转换为电流信号。
为了提高系统的灵敏度，我们可以采用多个TMR传感器并联的方式来实现。
信号处理模块主要负责对TMR磁场探测器输出的电流或者电压信号进行放大、滤波和数字化处理。
放大模块可以采用运放等放大器件来实现，滤波模块可以选择合适的滤波器电路来实现。
整个系统的工作流程如下：驱动模块产生高频方波信号，然后将方波信号与待测的磁场信号进行逻辑与运算，得到逻辑与运算的结果。
接下来，逻辑与运算的结果输入到TMR磁场探测器中，TMR磁场探测器将其转换为电流或者电压输出。
输出信号经过信号处理模块的放大、滤波和数字化处理，得到最终的磁场测量结果。
一种基于TMR的地磁场测试平台设计
一种基于TMR的地磁场测试平台设计
惠延波;刘任波;王莉;牛群峰
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2018(000)010
【摘要】针对微弱地磁场信号难以精确测量的问题,设计一种三维地磁信号测试平台.以STM32为主要控制芯片,采用隧道磁电阻(TMR)传感器采集微弱地磁信号,MPU6050传感器获取平台姿态角,经两级放大电路放大及失调补偿后进行A/D 转换,最终由LCD实时显示电压值与姿态角并将其存入SD存储卡内.实验结果表明该地磁测试平台具有超高的灵敏度和信噪比、良好的低频特性等优点.该设计为微弱地磁信号的检测和获取提供一种可行的方法.
【总页数】5页(P103-106,112)
【作者】惠延波;刘任波;王莉;牛群峰
【作者单位】河南工业大学电气工程学院,河南郑州 450000;河南工业大学电气工程学院,河南郑州 450000;河南工业大学电气工程学院,河南郑州 450000;河南工业大学电气工程学院,河南郑州 450000
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
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一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制是一种常见的调制方式，在磁场探测系统中广泛应用。
本文将介绍一种基于TMR（Tunnel Magneto-Resistance）效应的磁场探测系统的设计与实现，该系统采用方波调制技术，具有快速响应、高精度和低功耗等优势。
该磁场探测系统的核心组件是TMR传感器。
TMR传感器是一种基于磁电阻效应的磁场传感器。
它由两个铁磁电极和一个隧道层组成，隧道层的电阻会随着外加磁场的变化而发生变化。
基于这个原理，TMR传感器可以测量周围磁场的强度和方向。
系统的工作原理如下：输入方波信号作为激励信号，通过电流放大电路产生一定电流驱动TMR传感器。
当测量磁场存在时，TMR传感器的隧道层会发生电阻变化，导致电压输出信号的幅度也发生变化。
然后，经过滤波和放大处理后，可以得到与输入磁场强度成正比的输出电压信号。
系统的整体设计分为硬件和软件两部分。
硬件部分包括TMR传感器、电流放大电路、滤波电路和放大电路等。
TMR传感器是系统的核心部件，需要选择合适的型号以满足系统的要求。
电流放大电路用于驱动TMR传感器，可以采用操作放大器等进行设计。
滤波电路用于滤除输入信号中的高频噪声，可以采用低通滤波器等。
放大电路用于增大输出信号的幅度，可以采用运算放大器等。
软件部分主要包括信号处理算法和数据显示界面的设计。
信号处理算法用于对输出信号进行滤波和放大等处理，可以采用数字滤波器和数字信号处理技术。
数据显示界面可以用LabVIEW等软件进行开发，以实时显示磁场强度和方向等信息。
该系统的实现需要注意以下几点。
需要合理选择TMR传感器的型号和参数，以满足系统的工作要求。
电路设计需要注意抗干扰和抗噪声能力，以保证系统的稳定性和精度。
软件设计需要考虑实时性和可视化，以方便用户操作和数据分析。
一种基于TMR效应的磁场探测系统的设计与实现需要合理选择TMR传感器、设计合适的电路和软件算法，并注意系统的稳定性和精度要求。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现摘要：在磁场探测领域，磁阻传感器是一种常用的磁场检测装置。
本文提出了一种基于TMR磁阻传感器的方波调制磁场探测系统设计方案，并详细阐述了系统的原理、设计过程和实现效果。
该系统具有调制频率高、信号稳定、抗干扰能力强等特点，适用于磁场探测及相关领域的应用。
一、引言磁场探测技术是现代物理学和工程技术领域的重要研究内容之一，广泛应用于地质勘探、航空航天、磁共振成像等领域。
磁阻传感器作为磁场探测领域常用的传感器之一，具有灵敏度高、体积小、功耗低等优点，被广泛应用于各种磁场检测装置中。
在现有的磁场探测系统设计中，多采用模拟信号调制的方式进行磁场探测，但是由于模拟信号容易受到噪声干扰和传输损耗的影响，限制了磁场探测系统的性能。
二、TMR磁阻传感器原理及特点TMR磁阻传感器是一种基于磁阻效应的磁场检测器件，利用自旋电子在磁场作用下的磁阻变化来实现磁场测量。
TMR磁阻传感器具有灵敏度高、响应速度快、温度稳定等优点，广泛应用于磁场探测、磁存储和传感器等领域。
TMR磁阻传感器的工作原理是基于自旋电子在磁场作用下的自旋极化效应。
当TMR磁阻传感器受到外部磁场的作用时，磁阻传感器中的自旋电子会发生自旋极化，并引起传感器的电阻发生变化。
通过测量传感器电阻的变化，可以确定外部磁场的强度和方向。
三、方波调制磁场探测系统设计（一）系统原理方波调制是一种数字信号调制方式，其原理是通过改变信号的周期和占空比来实现信号的调制。
方波调制具有抗干扰能力强、信噪比高等优点，能够有效提高系统的性能。
在磁场探测系统中，采用方波调制的方式可以有效克服模拟信号调制中存在的信号受干扰和传输损耗的问题，提高系统的稳定性和灵敏度。
本文提出的方波调制磁场探测系统基于TMR磁阻传感器，其工作原理是通过改变方波信号的周期和占空比来实现对磁场的调制。
当TMR磁阻传感器受到外部磁场的作用时，传感器输出的电阻信号会随之发生变化。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现磁场探测技术在许多领域都有着广泛应用，例如地磁场探测、医学磁共振成像、物理学中的核磁共振以及材料磁学研究等。
在这篇文章中，我们将介绍一种基于方波调制的磁电阻效应（TMR）磁场探测系统的设计与实现。
1. 原理磁电阻效应是指磁场改变了磁体的电阻率，其中TMR效应是电阻率的最大变化率，其大小通常为1%~100%。
TMR效应的材料通常是具有两种不同铁磁性相的磁随机晶粒薄膜。
当外加磁场作用下，两种不同的磁性相的磁矩分别被分向两个方向，此时的电阻率也会发生变化，这种变化是可控的。
利用TMR效应可以实现高灵敏度的磁场探测。
方波调制的方法是在待测信号上叠加一个高频方波信号，这样可以通过滤波来提取出待测信号的直流分量。
该方法的优点是抗干扰性能强，可以去除环境噪声的影响。
2. 系统设计该磁场探测系统主要由三部分组成：信号发生器、TMR磁场传感器和信号处理模块。
其中信号发生器的作用是产生高频方波信号，TMR磁场传感器用于检测待测磁场信号，信号处理模块则用于提取待测信号的直流分量。
信号发生器可以采用标准的函数信号发生器，其输出信号经过一个放大器后，可以驱动TMR磁场传感器。
TMR磁场传感器通常是针对特定应用设计制造的，可以采用标准的6脚封装，其中含有三个输出端。
输出端OUT1和OUT2中的电压有着相反的变化规律，当磁场发生变化时，OUT1输出的电压升高，OUT2输出的电压则下降。
OUT3则为一个内部参考电压，电压范围为2V~4V。
需要注意的是，由于TMR磁场传感器的输入阻抗很高，因此在实际搭建中需要采取一定的信号放大措施。
信号处理模块是本系统的核心组成部分，它主要用于提取出待测信号的直流分量。
其工作原理是将TMR磁场传感器的OUT1和OUT2输出信号之差通过一个滤波器进行滤波，滤波后的信号即可表示出待测磁场信号的直流分量。
需要注意的是，该滤波器需满足恰当的截止频率以保证系统的灵敏度和稳定性。
基于TMR的母排电流及磁场强度测量装置[发明专利]
![基于TMR的母排电流及磁场强度测量装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f6c3e769ce84b9d528ea81c758f5f61fb73628ac.png)
专利名称：基于TMR的母排电流及磁场强度测量装置专利类型：发明专利
发明人：张又文,魏邦达,王邦彦,杨帆,高兵
申请号：CN202010366636.3
申请日：20200430
公开号：CN111337733B
公开日：
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供的一种基于TMR的母排电流及磁场强度测量装置，包括TMR芯片阵列、信号处理电路、微控制器以及显示器；所述TMR芯片阵列设置于被测母排所处空间内，所述TMR芯片阵列的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与微控制器的输入端连接，所述微控制器的显示输出端与显示器的输入端连接，通过上述结构，能够实现对配电网中的母排电流进行非接触式测量，避免对输电线路造成影响以及安全隐患，而且能够有效去除测量过程中存在的干扰，确保测量精度，进而使得测量参数准确指导电网的安全、稳定运行。
申请人：重庆大学
地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
国籍：CN
代理机构：北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司
代理人：胡博文
更多信息请下载全文后查看。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制是一种常用的调制方式，可以用于磁场探测系统。
本文将介绍一种基于TMR 效应的磁场探测系统的设计与实现。
TMR磁场探测系统主要由传感器、信号调理电路和数据采集系统组成。
传感器是系统的核心部件，用于检测磁场强度。
TMR传感器是一种基于磁隧道效应的传感器，其特点是磁场敏感度高、线性度好、功耗低等。
信号调理电路用于将传感器输出的微弱信号进行放大、滤波和整形，以提高信号质量。
数据采集系统负责将处理后的信号转换为数字信号，并进行数据存储和分析。
在设计方波调制的TMR磁场探测系统时，首先需要选取合适的传感器。
传感器的选择要考虑到应用场景、磁场范围和精度要求等因素。
传感器的电路设计要注意保护传感器，避免对传感器产生干扰或损坏。
接下来是信号调理电路的设计。
信号调理电路主要包括前置放大、滤波和整形电路。
前置放大电路用于放大传感器输出的微弱信号，增加信号的幅度。
滤波电路用于滤除传感器输出的噪声和干扰信号，常用的滤波器有低通滤波器和带通滤波器。
整形电路用于将前置放大和滤波后的信号进行整形，使其变为方波信号。
最后是数据采集系统的设计。
数据采集系统主要由模数转换器和微处理器组成。
模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，常用的模数转换器有ADC和DAC。
微处理器用于控制数据采集系统的工作状态，并进行数据存储和分析。
在实现方波调制的TMR磁场探测系统时，可以使用硬件或软件实现方波调制。
硬件实现方波调制可以通过设计一个方波发生器电路，将这个方波信号与传感器输出的信号进行混合。
软件实现方波调制可以通过编程控制微处理器的工作状态，实现产生方波信号和处理传感器输出信号的功能。
方波调制的TMR磁场探测系统具有磁场敏感度高、线性度好、功耗低等优点，广泛应用于磁场检测和测量领域。
设计与实现该系统需要选取适合的传感器、设计合适的信号调理电路和数据采集系统，可以通过硬件或软件实现方波调制。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制是一种常用的调制方式，应用广泛。
磁场探测系统是在实际应用中对磁场进行测量和监测的设备。
本文主要介绍一种基于方波调制的TMR磁场探测系统的设计与实现。
磁场探测系统通常由磁场传感器、调制电路、解调电路和输出显示等组成。
本文所设计的系统采用了TMR (Tunnel Magneto-Resistance) 磁场传感器，利用磁场对磁电阻的影响来实现对磁场的测量。
系统的设计流程如下：1. 确定系统的工作参数：包括磁场测量范围、测量精度要求、信号频率以及供电电压等。
2. 设计方波调制电路：方波调制电路是将待测的磁场信号进行调制的重要部分。
通过选择合适的频率和占空比，可以得到稳定的方波信号。
方波调制电路一般由555定时器组成，通过调整R和C的值来确定频率和占空比。
3. 驱动TMR磁场传感器：TMR磁场传感器需要外加电流来工作，通过选择合适的驱动电流和工作电压，使得磁场对磁电阻的影响最大化。
驱动电流可以通过电流源来提供，工作电压可以通过稳压电路来提供。
4. 解调电路设计：解调电路是将调制后的信号解调为原始的磁场信号。
解调电路一般由放大器、滤波器和检波器等组成。
放大器用于放大调制信号，滤波器用于滤除杂散干扰，检波器用于恢复原始的磁场信号。
5. 输出显示电路设计：输出显示电路将解调后的信号进行显示或记录。
可以选择合适的显示器或记录器来实现。
6. 系统的组装与调试：根据设计好的电路图，进行电路的组装和布线。
然后进行电路的调试和性能测试，调整参数以达到设计要求。
通过上述步骤，可以设计并实现一种基于方波调制的TMR磁场探测系统。
该系统具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定性好等优点，在磁场测量和实时监测中具有广泛的应用前景。
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现
一种方波调制的TMR磁场探测系统设计与实现方波调制（Square Wave Modulation, S14.73%），是一种常用的数字调制技术。
它将数字信息转换为方波信号，通过方波的高低电平来表示二进制码。
TMR磁场探测系统是一种利用磁敏电阻（Tunneling Magnetoresistance, TMR）效应来检测磁场的系统。
本文设计与实现了一种基于方波调制的TMR磁场探测系统。
该系统主要由方波信号源、TMR磁场传感器、滤波电路、放大电路和解调电路等组成。
方波信号源（Square Wave Generator）产生一定频率和幅值的方波信号。
它可以通过数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）或可编程逻辑器件（Field Programmable Gate Array, FPGA）来实现。
方波信号的频率和幅值可以根据具体的应用需求进行调整。
TMR磁场传感器（TMR Magnetic Field Sensor）是系统的核心部件。
它利用TMR效应来检测周围磁场的强度。
TMR效应是指当磁场改变时，通过磁敏电阻的电阻值也会发生变化。
TMR磁场传感器一般由多个磁敏电阻组成，将其连接成电桥形式，并通过差分放大电路来放大输出信号。
滤波电路（Filter Circuit）用于滤除TMR磁场传感器输出信号中的高频噪声。
常见的滤波电路包括RC滤波器和低通滤波器等。
放大电路（Amplifier Circuit）用于放大TMR磁场传感器输出信号的幅值。
一般可以使用运放（Operational Amplifier, Op-Amp）来实现放大电路，根据具体的放大倍数需求进行电路设计。
实现方案：1. 设计方波信号源，确定其频率和幅值，可以使用DSP或FPGA实现。
2. 选择适当的TMR磁场传感器，并根据需求设计电桥和差分放大电路。
3. 设计滤波电路，选择合适的滤波器，并确定其截止频率。
4. 设计放大电路，选择合适的运放，并确定放大倍数。
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㊀２０１８年㊀第１０期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０１８㊀Ｎｏ １０㊀基金项目：河南省科技厅自然科学项目（１５２１０２２１０２７０）；河南省科技攻关项目（１８２１０２２１００８９）；河南省粮食光电探测与控制重点实验室开放课题（ＫＦＪＪ－２０１６－２０１）收稿日期：２０１８－０４－１９一种基于ＴＭＲ的地磁场测试平台设计惠延波，刘任波，王莉，牛群峰（河南工业大学电气工程学院，河南郑州㊀４５００００）㊀㊀摘要：针对微弱地磁场信号难以精确测量的问题，设计一种三维地磁信号测试平台㊂以ＳＴＭ３２为主要控制芯片，采用隧道磁电阻（ＴＭＲ）传感器采集微弱地磁信号，ＭＰＵ６０５０传感器获取平台姿态角，经两级放大电路放大及失调补偿后进行Ａ／Ｄ转换，最终由ＬＣＤ实时显示电压值与姿态角并将其存入ＳＤ存储卡内㊂实验结果表明该地磁测试平台具有超高的灵敏度和信噪比㊁良好的低频特性等优点㊂该设计为微弱地磁信号的检测和获取提供一种可行的方法㊂关键词：微弱；地磁信号测试；隧道磁电阻传感器；ＭＰＵ６０５０；信噪比中图分类号：ＴＰ２７３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０１８）１０－０１０３－０４ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｅｏｍａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄＴｅｓｔＰｌａｔｆｏｒｍＢａｓｅｄｏｎＴＭＲＨＵＩＹａｎ⁃ｂｏ１，ＬＩＵＲｅｎ⁃ｂｏ１，ＷＡＮＧＬｉ１，ＮＩＵＱｕｎ⁃ｆｅｎｇ１（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｗｅａｋｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｍｅａｓｕｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅ⁃ｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴａｋｉｎｇＳＴＭ３２ａｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐ，ｔｈｅｔｕｎｎｅｌｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ＴＭＲ）ｓｅｎｓｏｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｌｌｅｃｔｔｈｅｗｅａｋｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｔｈｅＭＰＵ６０５０ｓｅｎｓｏｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅ，ｔｈｅｓｉｇ⁃ｎａｌｗａｓａｍｐｌｉｆｉｅｄｂｙａｔｗｏ⁃ｓｔａｇｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｏｆｆｓｅｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｖａｌｕｅａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｗｅｒｅｄｉｓｐｌａｙｅｄｉｎｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｂｙｔｈｅＬＣＤａｎｄｓｔｏｒｅｄｉｎｔｈｅＳＤ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｅｓｔｐｌａｔ⁃ｆｏｒｍｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｓｉｇｎａｌ⁃ｔｏ⁃ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ａｎｄｇｏｏｄｌｏｗ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｐｒｏｖｉｄｅｓａｖｉａｂｌｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄａｃｑｕｉｒｉｎｇｗｅａｋｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅａｋ；ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌｔｅｓｔ；ｔｕｎｎｅｌｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｅｎｓｏｒ；ＭＰＵ６０５０；ｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ０㊀引言地球本身具有磁性，作为一种天然磁源的地磁场无时无刻不存在于地球表面，它的用途非常广泛，在航空和军事等领域正发挥着不可替代的作用㊂但地磁场的强度非常小，约０ ５ˑ１０－４Ｔ［１］，其方向与强度也随不同地点而异㊂因此，为了更好地描述地磁场，需要准确地测量出地磁场的大小和方向㊂目前，国内外测量地磁场的主要方法有：电磁感应法㊁磁阻效应法㊁磁通门法㊁霍尔效应法㊁磁共振法等［２－７］㊂徐海英等［８］利用磁阻传感器对地磁场进行了直接的测量，此项研究传感器的灵敏度不高，及没有对所测得的信号进行调理电路处理，输出部分包含有较多的噪声干扰㊂陈贸辛等［９］利用阻尼振动模型测量地磁场水平分量，此项研究中线圈产生严重漏磁现象，对测量结果造成较大误差㊂针对以上研究存在的弊端，也考虑到目前微弱地磁信号测量技术的发展，人们对传感器的分辨率和灵敏度以及测量方法的提升有着更高的要求㊂而隧道磁电阻（ＴＭＲ）传感器拥有更高的精度和灵敏度等特性，对微弱地磁场的测量发挥着独一无二的作用㊂１㊀ＴＭＲ传感器原理量子粒子具有波动性，束缚在某一个区域的粒子能穿过一个能量势垒进入另外一个区域，进而产生了隧穿现象；另一方面金属中的磁化取决于传导电子自旋的分布㊂隧道磁电阻效应正是基于以上两种现象产生的㊂交换偏置作用的自旋阀结构的ＭＴＪ由自由层㊁隧道势垒层㊁铁磁层和钉扎层组成，它是一种典型的三明治结构，图１为ＭＴＪ元件结构示意图㊂由铁磁层组成的可以旋转的自由层在上部；自由层的下部是由ＭｇＯ或Ａｌ２Ｏ３组成的隧道势垒层；隧道势垒层的下部为铁磁层，反铁磁层位于ＭＴＪ元件的最下部，其中，铁磁层的磁矩方向取决于铁磁层和反铁磁层之间的交换耦合作用㊂图１中用双向箭头代表自由层方向，用单向箭头代表铁磁层的磁矩方向，在一定大小的磁场作用下铁㊀㊀㊀㊀㊀１０４㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＯｃｔ２０１８㊀图１㊀ＭＴＪ结构示意图磁层的磁矩是相对固定的；而相对于铁磁层的磁矩，自由层的磁矩能随着外加磁场的变化而发生旋转㊂如果隧道结处在高阻态，则铁磁层和自由层是反平行组状态，若要使此时的隧道结转至低阻态，则需要外加磁场使铁磁层和自由层转为平行状态；再减小磁场使其达到负值时，则矫顽力小的铁磁层的磁化先发生反转㊂显然，电阻从低到高或从高到低的改变是由作为开关的磁场控制的，实现ＴＭＲ的极值只需要提供一个非常小的外磁场㊂利用隧道磁电阻效应原理制作的隧道磁电阻传感器的基础元件是推挽式惠斯登电桥，如图２所示㊂电桥上有相同变化的４个电阻，若传感器的供电电压为Ｕａｂ，那么其输出电压Ｕｏｕｔ为Ｕｏｕｔ＝ΔＲＲＵａｂ（１）图２㊀传感器工作原理２㊀系统总体设计该地磁场测试平台主要对ʃ０．００１ ʃ１０Ｏｅ微弱地磁场进行测试与数据获取㊂硬件模块主要由传感器及其外围电路㊁调理电路以及单片机组成㊂首先用三轴ＴＭＲ传感器将地磁信号转换为电压信号，但此时的电压信号比较微弱，需要经过高输入阻抗的两级放大电路放大，此时的输出电压就比较大了，经过１６位Ａ／Ｄ转换后的数字信号便于单片机作进一步的处理，次级放大电路的负极输入补偿电压，用于补偿整个电路的失调电压㊂ＬＣＤ液晶显示屏实时显示３个轴的电压值和陀螺仪的姿态角，并把这些数据保存在ＳＤ存储卡内㊂地磁场测试平台总体框图如图３所示㊂２．１㊀传感器选择与电路设计ＴＭＲ传感器正是利用隧道磁电阻效应原理制作图３㊀地磁场测试平台总体框图的，它由３个一维的隧道磁电阻传感器相互正交组合而成，采用了３个独特的推挽式惠斯登全桥结构设计，因此，３个独立的输出差分电压由各个轴上的惠斯登全桥输出电压决定㊂该传感器可以广泛应用于微弱磁场检测㊁位置传感器和三维空间测量等领域，完全满足微弱地磁场信号检测需求㊂与霍尔（Ｈａｌｌ）传感器㊁各向异性磁电阻（ＡＭＲ）传感器㊁巨磁电阻（ＧＭＲ）传感器等同类产品相比较，ＴＭＲ传感器有着无可比拟的优越性㊂几类磁传感器主要参数比较如表１所示㊂表１㊀几类磁传感器参数比较传感器种类灵敏度／（ｍＶ㊃Ｖ－１㊃Ｏｅ－１）工作范围／Ｏｅ分辩率／ｍＯｅＨａｌｌ０．０５１ １０００５００ＡＭＲ１０．００１ １００．１ＧＭＲ３０．１ ３０２ ０ＴＭＲ２５０．００１ ２０００．１㊀㊀除此之外，它还具有优越的温度稳定性，不需要设置复位／置位脉冲电路㊁低的磁滞（０．２Ｏｅ）㊁超低的功耗㊁超宽的工作电压范围（１ ７Ｖ）㊂正交组合的三维ＴＭＲ传感器敏感方向与元件位置如图４所示㊂图４㊀ＴＭＲ传感元件位置与敏感方向ＭＰＵ６０５０六轴传感器含有３轴陀螺仪传感器，每个轴对应有一个１６位Ａ／Ｄ转换器，将转换成的数字电压值信号通过Ｉ２Ｃ总线传送到控制芯片㊂用该传感器测量ＴＭＲ传感器的俯仰角／横滚角／航向角，分别表示所测三轴磁场方向㊂ＭＰＵ６０５０传感器电路如图５所示㊂２．２㊀调理电路设计ＴＭＲ传感器将地磁场信号转换为电压信号，但其输出的电压值最高为几ｍＶ，从测量精度方面考虑，不㊀㊀㊀㊀㊀第１０期惠延波等：一种基于ＴＭＲ的地磁场测试平台设计１０５㊀㊀图５㊀ＭＰＵ６０５０传感器电路便于对该微弱的电压值直接进行处理，因此需要对微弱的电压信号进行放大㊂同时，该测试平台的调理电路系统的精度受放大电路的性能影响比较大，选用高共模抑制比㊁低失调电压和高输入阻抗的放大器㊂放大电路采用两级放大提高信噪比，ＡＤ８２３１为增益可调的放大器，选用其较高增益作为初级放大电路；选用增益较小的ＡＤ８２２１放大器作为次级放大电路㊂将ＴＭＲ传感器每个轴输出的差分电压分别与第一级放大电路的输入差分端相连接，用ＲＥＦ２９２５芯片拉高初级放大电路的参考电压至２．５Ｖ，为了补偿ＴＭＲ传感器和两级放大电路以及噪声对整个系统的失调电压影响，采用ＭＡＸ６０３７组合联调基准电压，其输出与次级放大电路的负极输入端口相连接㊂放大电路及失调补偿电路如图６所示㊂图６㊀放大电路及失调补偿电路３㊀信噪比分析由于该地磁测试平台经过了多级放大器放大，每一级的放大电路都会给源信号混入噪声干扰，因此需要进行信噪比分析㊂由多级放大器级联情况下的噪声模型可知，等效到输入端的噪声电压可表示为Ｅ２ｎｉ＝Ｅ２ｎｓ＋Ｉ２ｎ１Ｒ２ｓ＋Ｅ２ｎ２＋Ｉ２ｎ２ｒ２ｏｌＫ２１＋ ＋Ｅ２ｎｎ＋Ｉ２ｎｎｒ２ｏｎＫ２１Ｋ２２Ｋ２ｎ（２）式中：Ｅｎｉ为第ｉ级放大器等效噪声电压；ｒｏｉ为第ｉ级放大器的输出电阻；Ｉｎｉ为第ｉ级放大器的等效噪声电流；Ｋｉ为第ｉ级的增益；Ｅ２ｎｓ为ＴＭＲ传感器的噪声电压；Ｒｓ为ＴＭＲ传感器内阻㊂由式（２）可知，对总噪声电压影响最大的是第一级放大器，因此，为了减少后级噪声对整个电路的影响需要提高前级的增益㊂信噪比（ＳＮＲ）是评价放大电路噪声性能的重要指标，定义：ＳＮＲ＝平均信号功率噪声功率＝Ｕ２ｉ／ＲＬσ２（３）式中：Ｕｉ为输入电压；ＲＬ为负载电阻㊂总的噪声方差σ２ɤ Δｉ２⓪，Δｉ为总的噪声电流，由以下几个部分组成：Δｉ＝ｉｔｈ＋ｉｄ（４）式中：ｉｄ为散粒噪声；ｉｔｈ为热噪声电流㊂ｉ２ｔｈ＝４ＫＴＢＲＬ（５）式中：Ｂ为有效噪声带宽；Ｔ为环境温度，Ｋ；Ｋ为玻尔兹曼常数，１ ３８ˑ１０－２３Ｊ／Ｋ㊂ｉ２ｄ＝２ｑＩＢ（６）式中：Ｉ为２５ħ环境温度时的暗电流；ｑ为电子电荷量㊂由式（３）到式（６），第一级放大电路信噪比表示为ＳＮＲ＝Ｕ２ｉ／ＲＬ４ＫＴＢ＋２ｑＩＢＲＬ＝２０ｌｇ（Ｖｓ／Ｖｎ）（７）式中：Ｖｓ和Ｖｎ分别为信号电压和噪声电压㊂首先用特制的有一定厚度带有凹槽的铁块屏蔽罩把ＰＣＢ电路板上的ＴＭＲ传感器完全罩住以达到屏蔽地磁信号使输入为零的目的，然后联调ＭＡＸ６０３７外围电阻，用示波器正极接次级放大器的输出端，显示出此时的输出电压如图７所示㊂由图７可以看出输出的噪声电压完全是无任何规律的白噪声，噪声峰峰值约３３ｍＶ，平均值在０ｍＶ上下㊂移走上述铁块屏蔽罩使ＴＭＲ传感器正常工作检测地磁场信号，用示波器测出一组Ｙ轴方向正常工作时输出的电压数据值㊂如图８所示，平均电压在７５０ｍＶ左右㊂４㊀实验结果与分析地磁场测试平台设计好后进行室内地磁场测试，测试环境和采样位置如图９所示，横轴方向每两点之图７㊀屏蔽地磁信号噪声输出电压图８㊀测得Ｙ轴方向电压间的距离为１．６ｍ（２块地砖长度），纵轴方向每两点之间的距离为０．８ｍ（１块地砖长度），在１号采样位置附近有个高１ｍ的铁皮箱柜，该测试环境具有含有一定干扰的代表性㊂ＴＭＲ地磁场测试平台高度距离地面０．２ｍ时，测试数据如表２所示；测试平台高度距离地面１．２ｍ时，测试数据如表３所示㊂每个样本点采集５０次，取其均值，该数据样本包含有２ˑ５０ˑ１０个样本数㊂图９㊀测试环境与采样位置在地磁测试平台的俯仰角㊁横滚角㊁航向角基本保持相同的情况下，由两表数据可知：在同一测试位置同一高度点处地磁场的分量Ｙ轴最大㊁Ｚ轴最小，Ｙ轴的分量约是Ｘ轴分量的２倍，Ｘ轴的分量约是Ｚ轴分量的２倍；同一位置和方向，不同高度的地磁场大小相近，总体来说距离地面１．４ｍ的地磁场分量要稍大表２㊀地磁场测试平台测试结果１位置序号Ｘ轴／ｍＶＹ轴／ｍＶＺ轴／ｍＶ俯仰角／（ʎ）横滚角／（ʎ）航向角／（ʎ）１３６０．２８６５６．２２３１０．５４０００２３２４．８６７０８．９４１３５．３５０－０．１０３３３０．８７７４６．２５１２４．０７００－０．１４３３６．１５７１７．０４１４４．２１０－０．１０．１５４１７．１５７７９．８９１５１．７６－０．１００６４００．１８７０８．６２１７６．２１０００．１７３１５．４３７７３．４６１６４．５４－０．１－０．１０８３３９．３７７６５．３５１４９．６１０００９３５７．２６７５７．３２１３２．５１－０．１００１０３５２．０７７２７．９０１４７．２４－０．１－０．１０表３㊀地磁场测试平台测试结果２位置序号Ｘ轴／ｍＶＹ轴／ｍＶＺ轴／ｍＶ俯仰角／（ʎ）横滚角／（ʎ）航向角／（ʎ）１２３７．３０５８４．９１５．６６０００２２８８．４２７５０．５９８９．８２０－０．１－０．１３３３５．５４７６０．７４１１７．４３－０．１００．１４３３８．１８７４７．０７１３５．３５０００．１５３６５．５７７７５．４３１５９．５２０００．１６３８８．３３７４６．４８１７４．６３－０．１００７３６０．１３７５７．９０１７２．４６０－０．２０．１８３６５．５７７６５．５７１５０．２４００．１０９３６８．４１７５２．８７１７６．６６００．１０１０３５６．５２７４１．０４１６５．５７－０．１０．１０于距离地面０．２ｍ的地磁场分量；由位置１㊁２㊁３可知，距离铁皮箱越近受到的干扰越大，其中３个轴分量中Ｚ轴受到的干扰最大；由表２可知，位置５㊁６测试点可能受楼层建筑物内钢筋密度的影响，这两点与其他相邻位置的数据相比有相对大的波动㊂５㊀结论通过设计的ＴＭＲ地磁场测试平台能够实现高精度实时检测室内微弱地磁场的大小和方向㊂但在测试室内地磁场信号时，存在静态和动态的干扰㊂静态干扰要素的建筑物室内有十分强烈的干扰磁场，是由磁性材料及电子设备产生的，这些铁磁性设施包括防盗门㊁消防栓㊁支撑柱㊁电箱等；动态干扰要素的建筑物室内产生干扰磁场的可移动设施有很多，例如家具及可移动的磁性材料㊁铁制物品㊁电线㊁电脑㊁空调等可移动的电子设备㊂因此，在测试室内地磁场的时候，应尽量避免近距离接触这些干扰因素㊂参考文献：［１］㊀刘亚云．地磁匹配导航算法及地磁场模拟系统研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１１．（下转第１１２页）８９３－９０２．［６］㊀ＷＩＬＤＯＥＲＪＷＧ，ＶＥＮＥＭＡＬＣ，ＲｉｎｚｌｅｒＡＧ，ｅｔａｌ．Ｅｌｅｃ⁃ｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｔｏｍｉｃａｌｌｙｒｅｓｏｌｖｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９８，３９１：５９－６２．［７］㊀崔同湘，吕瑞涛，黄正宏，等．碳纳米管纸的制备研究进展［Ｊ］．材料导报，２０１０，２４（８）：１３－１７．［８］㊀卢少微，冯春林．碳纳米管用于聚合物及复合材料健康监测的研究进展［Ｊ］．航空材料学报，２０１５，３５（２）：１２－２０．［９］㊀ＦＥＲＲＲＥＩＲＡＡ，ＲＯＣＨＡＪＧ，ＡＮＳ Ｎ⁃ＣＡＳＡＯＳＡ，ｅｔａｌ．Ｅ⁃ｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）／ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＡ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ，２０１２，１７８：１０－１６，［１０］㊀ＨＷＡＮＧＳＨ，ＰＡＲＫＨＷ，ＰＡＲＫＹＢ．Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇｕｓｉｎｇｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ⁃ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ⁃ｇｒａｐｈｅｎｅｎａｎｏｐｌａｔｅｌｅｔｈｙｂｒｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈｅｅｔｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，８９：１－９［１１］㊀ＲＡＭＡＬＩＮＧＡＭＥＲ，ＵＤＨＡＹＡＫＵＭＡＲＮ．ＭＷＣＮＴ⁃ＰＤＭＳＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂａｓｅｄｆｌｅｘｉｂｌｅｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｅｎｓｏｒｆｏｒｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．ｐｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１６８（３）：１７７５－１７７８．［１２］㊀ＳＥＬＶＡＮＮＴ，ＥＳＨＷＡＲＡＮＳＢ．Ｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅｎａｔｕｒａｌｒｕｂ⁃ｂｅｒ⁃ｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｒｓｅｎｓｏｒａｐ⁃ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ＆Ａｃｔｕａｔｏｒｓ：Ａ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ，２０１６，２３９：１０２－１１３．［１３］㊀ＳＡＨＡＴＩＹＡＰ，ＢＡＤＨＵＬＩＫＡＳ．Ｅｒａｓｅｒ⁃ｂａｓｅｄｅｃｏ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａｓｋｉｎ⁃ｌｉｋｅｌａｒｇｅ⁃ａｒｅａｍａｔｒｉｘｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｔｒａｉｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，２８（９）：０９５５０１．［１４］㊀朱永凯，陈盛票．基于碳纳米管压阻效应的复合材料的健康监测结构健康检测技术［Ｊ］．无损检测，２０１０，３２（９）：６６４－６６９．［１５］㊀聂鹏，张大国．碳纳米管薄膜传感器及其应变传感特性［Ｊ］．北京航空航天大学学报，２０１６，４２（４）：６７７－６８３．［１６］㊀ＶＥＲＴＵＣＣＩＯＬ，ＧＵＡＤＡＧＮＯＬ．Ｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｓｉｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｆｏｒｈｅａｌｔｈ⁃ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆａｉｒｃｒａｆｔｐｒｉｍａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＢ，２０１６，１０７：１９２－２０２．［１７］㊀ＣＨＯＩＧ，ＬＥＥＪＷ．Ａｓｐｒａｙ⁃ｏｎｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒｏｎｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏ⁃ｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ，２０１６，１６：１－１１．［１８］㊀ＫＡＩＳＥＲＡＢ，ＤＵＳＢＥＲＧＧ，ＲＯＴＨＳ．Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍｏｄｅｌｆｏｒｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＲｅｖＢ，１９９８，５７（３）：１４１８－１４２１．［１９］㊀ＴＯＭＢＬＥＲＴＷ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎ⁃ｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２０００，４０５：７６９－７７２．［２０］㊀ＫＡＩＳＥＲＡＢ，ＦＬＡＮＡＧＡＮＧＵ，ＳＴＥＷＡＲＴＤＭ．Ｈｅｔｅｒｏ⁃ｇｅｎｅｏｕｓｍｏｄｅｌｆｏｒｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｓａｎｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ，２００１，１１７（１－３）：６７－７３．［２１］㊀ＫＵＲＯＮＵＭＡＹ，ＴＡＫＥＤＡＴ，ＳＨＩＮＤＯＹ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔ⁃ａｎｃｅ⁃ｂａｓｅｄｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇｉｎｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ／ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍ⁃ｐｏｓｉｔｅｓｕｎｄｅｒｔｅｎｓｉｏｎ：Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，７２（１４）：１６７８－１６８２．作者简介：徐涛（１９７１ ），副教授，主要从事新型敏感元件研究及传感器相关的信号处理技术㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｔａｏ＠ｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ仇庆东（１９９２ ），硕士研究生，主要研究方向为传感器调理电路及采集电路设计㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：１２５８７０１１４３＠ｑｑ．Ｃｏｍ通讯作者：卢少微（１９７３ ），教授，主要从事碳纳米管薄膜在健康监测领域的应用㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｕｓｈａｏｗｅｉ＿２００５＠１６３．ｃｏｍ（上接第１０６页）［２］㊀李婷，张金生，王仕成，等．基于阻尼粒子群优化的地磁场测量误差补偿［Ｊ］．仪器仪表学报，２０１７，３８（１０）：４６－５２．［３］㊀吴奕初，胡占成，刘海林，等．光磁共振实验测量地磁场方法的探究［Ｊ］．物理实验，２０１６，３６（４）：１－６．［４］㊀张鹏．基于磁通门的核磁共振地磁场测量装置的研制［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１５．［５］㊀马云建．基于地磁传感器的弹体角速度测量装置研究［Ｄ］．太原：中北大学，２０１６．［６］㊀闫爱天．基于地磁传感器与ＭＥＭＳ陀螺仪组合姿态测量技术研究［Ｄ］．南京：南京理工大学，２０１６．［７］㊀张继楷，杨芸，康宜华．ＴＭＲ传感器及其在电磁检测中的应用［Ｊ］．无损检测，２０１６，３８（１２）：３６－３９．［８］㊀徐海英，缪长宗，刘小廷．磁阻传感器测量地磁场初探［Ｊ］．科技信息（学术研究），２００８，１（３４）：７１－７２．［９］㊀陈贸辛，王福合．基于阻尼振动模型测量地磁场水平分量［Ｊ］．物理与工程，２０１８，２８（１）：７６－７９．［１０］㊀李秋红，辛长江，陈双贵，等．机场地磁场测量及数据处理［Ｊ］．地震工程学报，２０１６，３８（Ｓ１）：４４－４８．［１１］㊀钟智勇，张怀武．磁电阻传感器［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１５．［１２］㊀朱荣华，林新华，孔德义．三维磁阻式电子罗盘的研制［Ｊ］．传感器与微系统，２０１０，２９（１２）：１０２－１０４．作者简介：惠延波（１９６４ ），博士，教授，主要研究方向为逆向工程㊁现代集成制造系统㊁先进制造技术与装备㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｅｎｂｏ＿ｌｉｕ＠１６３．ｃｏｍ刘任波（１９９０ ），硕士研究生，主要研究方向为检测技术与自动化装置㊁测控技术㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｅｎｂｏ＿ｌｉｕ＠１６３．ｃｏｍ。