三轴高精度磁阻磁强计的设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计【摘要】本文介绍了一种用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计。
在引言部分中，详细介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
接着，在正文部分分别探讨了地磁传感器原理、传感器硬件设计、传感器软件设计、导航系统集成设计和系统性能测试。
在分析了设计的优势、未来研究展望并对整篇文章进行了总结。
通过本文的研究，可以为组合导航系统提供一种有效的三轴地磁导航传感器设计方案，为导航领域的发展做出贡献。
【关键词】地磁导航传感器、三轴传感器、导航系统、硬件设计、软件设计、集成设计、性能测试、设计优势、未来展望、研究总结1. 引言1.1 研究背景研究背景：地磁导航传感器是现代导航系统中的重要组成部分，其在室内导航、无人车导航、航空器导航等领域具有广泛的应用前景。
传统的导航系统主要依赖于GPS等卫星导航技术，但在室内环境或者信号受阻的地方，GPS信号可能无法准确获取，这时地磁传感器就能够派上用场。
地磁传感器能够通过测量地球磁场的变化来确定设备相对于地球的方向，从而实现导航的功能。
随着社会的发展和科技的进步，对于导航系统的要求也越来越高，需要更加精准、可靠的导航技术来满足不同场景下的需求。
对地磁导航传感器的研究和设计显得尤为重要。
通过深入研究地磁传感器的原理、硬件设计、软件设计以及系统集成设计，可以不断优化和提升地磁导航传感器的性能，从而更好地满足实际应用中的导航需求。
本文旨在通过对地磁导航传感器的设计和研究，探讨其在组合导航系统中的应用，为提升导航系统的性能提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究意义地磁导航传感器在组合导航系统中扮演着至关重要的角色。
其通过感知地球磁场的变化，可以为导航系统提供准确的方向信息，从而帮助用户准确地确定位置并进行导航。
在现代社会中，人们对导航系统的需求越来越高，无论是在汽车、航空、航海等领域，都需要依靠导航系统实现精准导航。
地磁导航传感器的研究具有重要意义。
地磁导航传感器可以提高导航系统的精度和稳定性。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计一、引言随着智能手机、汽车和无人机等产品的迅猛发展，对于导航系统的需求日益增加。
导航系统中的地磁导航传感器以其在室内、城市峡谷和密集林地等GPS信号较弱或者无法接收到信号的环境下，提供准确的方向和位置信息而备受关注。
本文将介绍用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计。
二、地磁导航原理地磁导航是利用地球磁场坐标的某些特性来确定位置和方向的一种导航方式。
地球磁场是地球自身激发的磁场，其磁感线在地球表面和周围空间中呈现出特定的走向和大小，可以利用这些特性设计出地磁导航传感器来测量周围磁场的方向和大小，从而确定自身的方向和位置。
三、传感器设计要求1. 高精度：地磁传感器需要有高精度的测量能力，以确保导航系统的准确性和可靠性。
2. 较宽的工作温度范围：传感器需要能够在较宽的温度范围内正常工作，适应各种环境条件。
3. 小型化：传感器需要小巧轻便，以适应小型设备的需求。
4. 低功耗：传感器需要具有低功耗的特性，以延长终端设备的使用时间。
四、传感器设计方案1. 选取合适的传感器芯片：根据设计需求，选取合适的地磁传感器芯片，如HMC5883L、QMC5883L等。
2. 运放电路设计：将传感器芯片输出的微小磁场信号放大并进行滤波处理，以提高信噪比和传输距离。
3. AD转换电路设计：将经过放大和滤波处理的模拟信号转换成数字信号，以适应数字系统的处理和存储要求。
4. 温度补偿：在传感器设计中加入温度补偿电路，以克服温度对传感器测量精度的影响。
5. 芯片选取：选取工作温度范围广、功耗低的芯片，以满足设计要求。
五、传感器性能测试1. 精度测试：在不同位置和方向下进行地磁传感器的测量，并与标准值进行对比，验证其测量精度。
2. 温度性能测试：在不同温度下进行地磁传感器的测量，并对温度补偿电路进行验证，以确认其适应不同环境温度的能力。
3. 功耗测试：对地磁传感器的功耗进行测试，验证其是否满足低功耗的要求。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计1. 传感器类型选择：地磁导航传感器可以采用不同类型的传感器技术，例如Hall效应传感器、磁阻传感器或磁陀螺仪等。
根据具体的要求和应用场景，选择适合的传感器类型。
2. 传感器布局设计：为了获得精确的地磁导航信息，需要在导航系统中恰当地布置传感器。
一般来说，采用三轴传感器来测量地磁场强度，需要确保三个方向的传感器能够同时覆盖空间的各个方向。
3. 传感器接口设计：地磁导航传感器需要与导航系统进行数据交换。
设计传感器接口时需要考虑传感器输出数据的格式和通信协议。
常见的接口包括I2C、SPI或UART等。
4. 传感器校准与滤波设计：地磁导航传感器可能会受到外部干扰，如其他磁场源或传感器自身的误差等。
为了提高导航系统的准确性，需要进行传感器的校准和滤波处理。
校准包括零偏校准和比例校准，可以通过采集一些已知位置的地磁场数据来实现。
5. 电源管理设计：地磁导航传感器需要提供稳定的电源供应。
为了延长传感器的使用寿命，可以设计低功耗模式或睡眠模式，在不需要测量地磁场时自动关闭传感器或进入低功耗状态。
6. 数据处理与算法设计：在组合导航系统中，地磁导航传感器的数据常需要与其他传感器（如加速度计、陀螺仪等）的数据进行融合处理。
需要设计相应的数据处理算法，如卡尔曼滤波器或扩展卡尔曼滤波器等，来融合多源数据，提高导航系统的准确性和稳定性。
设计用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器需要考虑传感器类型选择、传感器布局设计、传感器接口设计、传感器校准与滤波设计、电源管理设计以及数据处理与算法设计等方面。
这样设计出的地磁导航传感器将能够提供准确可靠的地磁导航信息，为导航系统的性能提供重要支持。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计随着科技的不断发展，导航系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分，无论是在汽车导航、航空导航还是航海导航领域，导航系统都扮演着极其重要的角色。
为了能够精准地进行导航定位，导航系统需要依赖各种传感器来获取位置、姿态、速度等信息，其中地磁导航传感器就是其中之一。
本文将从地磁导航传感器的原理和设计出发，详细介绍如何设计一款用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器。
一、地磁导航传感器原理地磁导航传感器是利用地球磁场作为参考对象进行导航定位的一种传感器。
地磁导航传感器通过测量地球磁场的强度和方向，来确定自身所处的位置和朝向，从而实现定位导航。
地磁导航传感器主要包括磁力计和三轴陀螺仪两部分，磁力计用于测量地球磁场的强度和方向，而三轴陀螺仪则用于测量姿态角和角速度。
地磁导航传感器的原理比较复杂，涉及到磁场的理论知识和传感器的电子技术，这里就不展开详细介绍。
但地磁导航传感器能够通过测量地球磁场来确定自身的位置和姿态，是导航系统中不可或缺的一部分。
二、地磁导航传感器的设计1. 传感器选型在设计地磁导航传感器时，首先需要选择合适的传感器芯片。
目前市面上有很多厂家提供地磁导航传感器的芯片，如瑞萨、飞思卡尔、ADI等，设计者可以根据实际需求选择合适的传感器芯片。
在选择传感器芯片时，需要考虑传感器的灵敏度、分辨率、功耗、尺寸等因素，以及与其他导航传感器的匹配性。
2. 电路设计地磁导航传感器的电路设计主要包括传感器接口电路、模数转换电路、滤波电路、放大电路等。
传感器接口电路主要用于将传感器的模拟信号转换成数字信号，模数转换电路用于对信号进行采样和量化，滤波电路用于滤除噪声和干扰，放大电路用于信号放大和增益调节。
在设计电路时，需要充分考虑传感器的特性和使用环境，合理布局电路，保证信号的准确采集和处理。
3. 硬件接口地磁导航传感器通常需要与其他导航传感器进行数据融合，因此在设计时需要考虑传感器的硬件接口。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计随着人们对导航系统准确性和稳定性的需求日益增强，地磁导航传感器在组合导航系统中的重要性也日益凸显。
本文将介绍一种用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器的设计，包括设计思路、硬件实现和算法实现等。
设计思路设计的三轴地磁导航传感器旨在测量地球的磁场，从而提供导航系统所需的定位信息。
在选择传感器的硬件设计方案时，要充分考虑其准确性、稳定性和抗干扰能力等因素。
因此，本文采用了以下设计思路：1. 三轴磁电阻传感器传感器的核心是三轴磁电阻传感器，它可以测量地球磁场向量的三个分量。
这种传感器具有高灵敏度、低功耗和小体积等优点，非常适合集成在导航系统中。
2. 配套电路设计为了保证传感器输出的信号质量，需要设计一个合适的电路来处理传感器输出的信号。
该电路包括一个低噪声运放、一个带宽限制滤波器和一个AD转换器。
运放能够增强传感器信号并减小干扰，滤波器能够滤掉高频干扰信号，AD转换器能够将模拟信号转换为数字信号。
3. 算法实现传感器输出的数据需要进行处理才能得到具有导航意义的地磁数据。
因此需要实现一种算法来处理传感器采样数据。
本文采用了卡尔曼滤波算法对传感器输出的地磁数据进行处理，提高了数据的准确性和稳定性。
硬件实现传感器硬件的实现包括三个部分：三轴磁电阻传感器、配套电路和微处理器。
这三个部分分别代表了传感器的感知、处理和控制能力。
三轴磁电阻传感器采用了Honeywell公司的HMC5883L，它能够检测地球磁场的强度和方向。
该传感器的输出分别为三个轴向上的磁场强度，通过计算可以得到地球磁场的方向角。
配套电路包括了一个低噪声运放、一个带宽限制滤波器和一个AD转换器。
运放采用了低噪声、高增益的OPA333，滤波器采用了带通滤波器，带宽为0-8Hz。
3. 微处理器微处理器采用了Atmel公司的ATmega328P，它是一款功能强大的8位微控制器，集成了ADC、TIMER、UART等模块。
三轴磁场监测系统设计
三轴磁场监测系统设计作者：许杨文来源：《中国科技博览》2016年第25期[摘要]用三轴磁传感器可同时接收磁感应强度的三个分量，从而构成矢量接收器完成三轴磁场系统的测量。
能完整接收目标的磁感应强度矢量，信号完整、信息量充分，同时系统作用距离不受目标运动的影响，因此能较精确地控制，其次磁接收器尺寸小，重量轻，且具有良好的抗自然干扰能力。
实验证明，本设计对运动的磁性物体感应良好。
[关键词]三轴磁场；单片机；磁传感器中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0128-010 引言在空间直角坐标中，有三个分量x、y、z，用三轴磁传感器可同时接收磁感应强度的三个分量，从而构成矢量接收器完成三轴磁场系统的测量。
普通的单轴系统只是测量某一点的磁场总值，结构简单、对后续信号处理电路的要求低，但是单轴信号的信息量少，而三轴磁场系统测量磁场信号通过三轴矢量传感器获得，能完整接收目标的磁感应强度矢量，信号完整、信息量充分，同时系统作用距离不受目标运动的影响，因此能较精确地控制，其次磁接收器尺寸小，重量轻，且具有良好的抗自然干扰能力。
1 控制模块设计本文采用一款三轴磁传感器模块PNI 11096系列，是在PNI公司的磁通传感器的基础上研制出的一种低磁测量应用专项集成电路，具有较高灵敏度，能降低系统电路功耗。
而且其响应快，抗干扰能力好，受温度影响也较小。
PNI 11096具有完备的三轴磁式感应控制器，有信号调理电路、采样、A/D转换电路等功能，它采用3VDC供电，且造价低、易于调试。
控制模块由超低功耗单片机MSP430、CAN控制器MCP2510和CAN总线收发器PCA82C250组合实现。
超低功耗单片机MSP430能完成对三轴磁场系统测量磁场信号的采集、处理、程序执行以及完成对CAN总线的通信控制，CAN控制器MCP2510和CAN总线收发器PCA82C250？实现CAN通信功能。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计随着智能手机和其他便携式设备的普及，组合导航系统（Combination Navigation System）在室内和室外导航应用中越来越受到关注。
组合导航系统结合了多种传感器技术，包括三轴地磁导航传感器，以提供更准确、可靠的定位和导航功能。
本文将介绍三轴地磁导航传感器的设计原理和应用。
三轴地磁导航传感器是一种使用磁场测量进行定位和导航的传感器。
它可以测量地球磁场的强度和方向，从而确定设备的方向和位置。
三轴地磁导航传感器通常由三个独立的磁力计组成，分别测量X、Y和Z轴上的磁场分量。
通过将这三个测量值组合起来，可以计算设备相对于地磁场的方向和位置。
三轴地磁导航传感器的设计需要考虑以下几个方面。
传感器需要具有高精度和高稳定性，以确保测量结果的准确性。
传感器需要具有快速响应和高采样率的特性，以适应实时导航应用的需求。
传感器还需要具有低功耗和小尺寸的特点，以适应移动设备的要求。
在传感器的硬件设计方面，三轴地磁导航传感器通常采用集成磁力计芯片。
这些芯片通常包含高灵敏度的磁敏电阻（Magnetic Resistance，MR）元件，用于测量地球磁场的变化。
传感器还可能包括DSP（Digital Signal Processor）芯片，用于处理和解析传感器输出的信号。
传感器的软件设计是实现三轴地磁导航功能的关键。
软件设计通常包括传感器驱动程序和导航算法两个方面。
传感器驱动程序用于读取和处理传感器的原始数据，将其转换为标准化的测量值。
导航算法用于根据传感器的输出计算设备的方向和位置。
在应用层面上，三轴地磁导航传感器可以在各种导航应用中使用。
它可以用于室内导航系统，帮助人们在大型建筑物或商场中快速准确地找到目的地。
它还可以用于室外导航系统，提供更准确的定位和导航功能。
三轴地磁导航传感器还可以用于虚拟现实和增强现实应用，为用户提供身临其境的导航体验。
三轴地磁导航传感器是组合导航系统中非常重要的一个组成部分。
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计
随着全球定位系统（GPS）的普及和发展，外置传感器在导航仪器上的应用已经成为一种趋势。
其中，地磁传感器作为外置传感器的一种，其精度和稳定性非常高，具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器的设计。
传感器系统由三个磁感应器和一组信号处理电路组成。
前三个磁感应器分别测量三个轴向上的磁场分量，其中X、Y和Z分别测量地磁场在三个轴向上的分量。
信号处理电路对来自传感器的每一个瞬时数据进行归一化和滤波，然后将结果传输到计算机以进行后续处理。
在设计和制造地磁传感器时，需要考虑以下方面：传感器的灵敏度，输入电阻和电源电压的影响，以及噪声的干扰。
这些影响因素都会影响地磁传感器的性能并导致误差。
传感器灵敏度的设计是为了确保能够测量磁场变化的最小值。
传感器灵敏度的大小取决于所使用的材料、几何形状、线圈数量以及铺设方法等因素。
常见的地磁传感器有霍尔传感器和磁电阻传感器。
霍尔传感器采用霍尔元件进行磁场测量，通常具有更高的灵敏度和线性性。
而磁电阻传感器则利用材料特性实现磁场的变化检测，其灵敏度较低，但具有更好的稳定性和可靠性。
输入电阻和电源电压的影响通常是由于传感器和信号处理电路之间的阻抗不匹配所引起的。
在设计中，需要确保阻抗匹配，避免电阻和电压的影响。
在传感器系统中，噪声的干扰可能会产生误差，并影响传感器的精度。
因此，在设计时需要采用合适的滤波器和放大器降低噪声的干扰。
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三轴高精度磁阻磁强计的设计朱立超;罗志会;潘礼庆【摘要】针对隧道磁电阻传感器存在噪声过大的不足,采用锁相放大技术,对隧道磁电阻传感器输出信号的噪声进行抑制,设计了弱磁信号调理板和24位高精度模数转换板,并开发了基于LabVIEW的多功能可视化系统软件.通过实验测试,该磁阻磁强计的探测精度可以达到亚nT级.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P29-32)【关键词】隧道磁电阻传感器;弱磁场检测;锁相放大;可视化系统【作者】朱立超;罗志会;潘礼庆【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;湖北省弱磁探测工程技术研究中心,湖北宜昌 434002;湖北省弱磁探测工程技术研究中心,湖北宜昌434002;三峡大学理学院,湖北宜昌 443002;湖北省弱磁探测工程技术研究中心,湖北宜昌 434002;三峡大学理学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言磁阻磁强计的前端敏感元件是磁电阻传感器，随着电子行业的飞速发展，磁电阻传感器已经由各项异性磁电阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)传感器和巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)传感器发展到了隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance，TMR)传感器[1]。
与AMR传感器和GMR传感器相比,TMR传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点[2-3]。
具体参数如表1所示。
虽然隧道磁电阻传感器的灵敏度非常高，但是其噪声非常大。
针对隧道磁电阻传感器这一不足，采用锁相放大技术对传感器输出信号进行调理，提高信噪比[4]。
通过综合考虑微弱磁场探测的实际需求以及工艺制造难度和成本的高低，基于三轴线性传感器TMR2305设计了一套高精度磁阻磁强计。
采用锁定放大技术对噪声进行抑制，设计了基于FPGA的高精度模数转换电路并开发了系统软件。
表1 磁电阻传感器技术指标的比较传感器尺寸/mm功耗/mA灵敏度/(mV·V-1·Oe-1)AMR1×11～101GMR2×21～103TMR0.5×0.50.001～0.0120传感器磁场范围/Oe分辨率/mOe信噪比/dB温度特性/℃AMR0.001～100.165<150GMR0.1～30280<150TMR0.001～2000.190<2001 传感器内部结构和测量原理1.1 隧道磁电阻传感器TMR2305由3个独特的推挽式惠斯登全桥组成[5]，图1是一个典型的MTJ推挽半桥传感器结构。
沿传感器的法线旋转180°排列的2个MTJ磁电阻构成了半桥结构，其中Vbias为偏置电压、Vout为中心点电压，稳恒电压Vbias施加于Vbias 端和GND端。
2个磁电阻随着外界磁场有着相反的响应(一个阻值增加，另一个阻值降低)，这极大增加了TMR传感器的灵敏度。
图1 MTJ推挽半桥传感器结构TMR2305的各个电桥的感知方向两两垂直，每一轴通过差分电压输出。
TMR2305采用的是LGA形式封装，其技术指标如表2所示。
表2 TMR2305技术指标参数描述参数值单位参数描述参数值单位工作电压1～7V饱和磁场±10OeX轴灵敏度25mV/V/Gs非线性度2%Y轴灵敏度25mV/V/Gs本底噪声2nT/HzZ轴灵敏度25mV/V/Gs封装尺寸5×5×2.5mm工作电流0.3mA1.2 锁相放大原理锁相放大技术是微弱信号检测最有效的手段。
锁相放大器由信号通道、参考通道、相敏检波器(PSD)和低通滤波器(LPF)等几部分构成[6]。
其原理图如图2所示。
图2 锁相放大原理传感器输出的信号十分微弱，该微弱信号在信号通道中经过低噪声前置放大、滤波处理后，尽可能地抑制外界噪声，然后进入PSD进行相敏检测。
参考信号在参考通道中经触发、移相等操作，使之和有用信号同频同相位。
相敏检波器以参考信号x(t)为基准，对有用信号r(t)进行相敏检测，从而将频谱迁移到ω=0处，然后经过低通滤波器滤除噪声。
其输出uo(t)对x(t)的幅值和相位都很敏感，从而达到了鉴幅又鉴相的目的，所以可使锁相放大器达到较大的SNIR，在噪声比信号强千倍时仍然可以将信号检测出来，灵敏度可以超过μV。
2 三轴磁阻磁强计三轴磁阻磁强计由信号获取、信号处理、A/D转换和数据输出4个模块组成，如图3所示。
对于弱磁场的探测主要针对的是磁场强度比地磁场还要弱的磁场。
TMR2305采用+5 V供电，其输出的电压信号往往是mV级甚至是μV级的，极容易淹没在背景噪声中。
图3 三轴磁阻磁强计原理图基于以上考虑，本文设计了锁相放大电路对信号进行检测并放大。
锁相放大电路包括低噪声前置放大电路、调制电路、AC放大电路、相敏检波电路和低通滤波电路。
其中调制电路和相敏检波电路的信号通道和参考通道均采用同一信号源，以此来保障被测信号和参考信号同频同相位，实现检波效率最高。
锁相放大器的等效噪声带宽可以达到4 MHz，整体增益可以高达1011以上，能很好抑制噪声，提高信噪比。
24位高精度模数转换电路板通过3个SMA接口与信号处理电路板相连，采用EP4CE6E22C8通过SPI驱动3片ADS1281，并完成数据交换，FPGA通过串口将数据传到PC上位机，FPGA最小系统还需要电源模块、时钟模块和下载电路。
2.1 前级放大电路TMR2305将其感知到的磁场信号精准地转换为差分电压信号，传感器输出的信号为差模小信号且具有较大的共模成分，对这种信号做前级放大处理，需要选择具有足够放大倍数、较高输入电阻和共模抑制比的放大器。
采用仪表放大器AD620作为前级放大器，AD620是根据三级运放电路改进的集成放大器，采用共模信号与输入小信号混频放大，来提高共模抑制比。
AD620内部有一个阻值为24.7 kΩ的增益电阻，只需接一个外接电阻RG就可以完成信号的放大，为了保证磁阻磁强计达到满量程以及最佳分辨率，经过理论计算和实验调试，将G取为6，RG=49.4/(G-1)，具体电路连接如图4所示，采用±5 V双电源供电，电源连接有10 μF和0.1 μF的滤波去耦电容。
图4 前级放大电路2.2 调制及交流放大电路由于有用信号为低频信号，为了降低低频噪声干扰，传感器输出信号经过前级放大之后，由AD834对信号进行调制。
AD834以差分电流的方式输出，可以有效抑制直流分量，AD834后级采用集成运算放大器AD8009对其输出的差分电流进行放大，磁阻磁强计的灵敏度由AD630的放大倍数和AD8009的放大倍数共同决定。
实验时，调制电路的参考信号由Tektronix-AFG3102C提供，经过多次对比实验，参考信号频率为1.5 kHz，幅值为800 mV的正弦波时调制效果最好，其电路连接如图5所示。
图5 调制电路原理图2.3 相敏检波电路相敏检波电路的作用是将交流信号解调为可以区分正负的直流信号。
该磁阻磁强计选取电子开关型相敏检波器AD630作为信号处理电路的核心部分，AD630是一款高精度平衡调制器/解调器，采用±5 V双电源供电，其电路连接如图6所示。
图6 相敏检波电路相敏检波的参考信号和调制电路为同一信号源，以此实现检波效率最高。
基于AD630的电路简单，运行速度快，输出信号不再受输入信号幅值的影响，而且没有非线性问题，抗过载能力强。
2.4 低通滤波电路通过相敏检波电路的信号呈现锯齿波，具有周期性，为滤除噪声与和频信号，由OP07组成低通滤波器，为保障输出信号质量，在低通滤波电路和模数转换电路之间加一级电压跟随器，电压跟随器采用OP27设计。
其电路连接如图7所示。
图7 低通滤波电路3 系统软件设计该系统采用的是异步串行通信方式，在上位机中利用LabVIEW中的VISA通信模块来实现。
在后面板中直接通过调用函数模块编程，后面板主要完成数据传输和数据处理2个功能。
数据处理部分是整个系统的核心，包括将三轴磁场进行分离，独立显示各轴的磁场大小。
系统的前面板显示的是三轴输出电压和磁场的大小及波形图，系统前面板如图8所示。
图8 磁阻磁强计软件界面4 系统的标定与分析采用闭环三维磁场发生器完成对磁阻磁强计的灵敏度和线性度的标定，其主要技术参数如表3所示，完全满足对弱磁探测仪器标定的条件[7]。
对磁阻磁强计线性度和灵敏度进行测试，测试结果如图9所示(以X轴为例)，结果表明在±6.5×104nT 的磁场范围内，X轴线性度达到了99.99%，灵敏度为38.6 μV/nT。
表3 闭环三维磁场发生器的技术指标技术指标参数值测量范围±105 nT分辨率1 nT精度±(读数的0.25%+5 nT)线圈电源类型双极性恒流源电流范围±6 A线圈电源分辨率1 mA电压范围±15 V图9 X轴输出电压和磁场的拟合直线Y轴和Z轴的灵敏度和线性度与X轴相近，其线性度分别为1和99.99%，灵敏度分别为37.88 μV/nT和38.46 μV/nT。
将传感器放入磁屏蔽筒内，对磁阻磁强计输出的电压信号进行10 s的数据采集，如图10所示(以X轴为例)，然后计算测量得到电压数据的RMS值，再转换成磁场的RMS值。
三轴磁场的RMS值分别为1.41、1.51、1.49 nT。
图10 屏蔽筒内，X轴10 s测量结果5 结束语基于TMR传感器设计了一种高精度的三轴磁阻磁强计，经过标定实验，磁阻磁强计的噪声为1.5 nT左右，灵敏度为38 μV/nT左右，结果表明磁阻磁强计不仅将TMR2305的灵敏度放大了30倍，而且还降低了噪声水平。
参考文献：【相关文献】[1] 都有为.磁性材料新近进展[J].物理,2006(9):730-739.[2] 刘亚,罗志会,徐校明，等.基于LabVIEW的三轴微弱磁场检测系统[J].传感器与微系统,2015(7):73-75.[3] LENZ J，EDELSTEIN A S.Magnetic sensors and their a-pplications[J].IEEE Sensors Journal，2006，6(3):631-649.[4] 刘文静,王民慧,汪亚霖，等.强磁场下微弱信号检测系统设计[J].传感技术学报,2013(6):865-870.[5] 吉吾尔·吉里力,拜山·沙德克.隧道磁电阻效应的原理及应用[J].材料导报,2009(S1):338-340.[6] 林凌,王小林,李刚,等.一种新型锁相放大器检测电路[J].天津大学学报,2005(1):65-68.[7] 于向记.高精度磁阻磁强计性能测试的环境和方法[C].中国空间科学学会空间探测专业委员会第二十六届全国空间探测学术研讨会会议,北京,2013.。