تعداد نشریات | 39 |
تعداد شمارهها | 1,171 |
تعداد مقالات | 8,438 |
تعداد مشاهده مقاله | 6,337,818 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 3,583,385 |
طراحی و ساخت سیستم دیجیتالی اندازهگیری دقیق میدان مغناطیسی سه جهته با استفاده از نمونهبردار سرعت بالای 24 بیتی با نمایش زمان واقعی | ||
الکترومغناطیس کاربردی | ||
مقاله 9، دوره 8، شماره 1 - شماره پیاپی 20، شهریور 1399، صفحه 69-81 اصل مقاله (1.63 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
لقمان نعمت زاده* 1؛ محسن داوودی1؛ عارف شاهمنصوریان2 | ||
1دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین | ||
2دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین، قزوین ، ایران | ||
تاریخ دریافت: 30 آذر 1398، تاریخ بازنگری: 18 بهمن 1398، تاریخ پذیرش: 25 خرداد 1399 | ||
چکیده | ||
در این مقاله فرایند نمونهبرداری دقیق و سرعت بالا، شبیهسازی و چالشهای طراحی و ساخت سامانه اندازهگیری دقیق میدان مغناطیسی با استفاده از مجموعهای از حسگرهای مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند طراحی و ساخت سامانه اندازهگیری مزبور شامل طراحی مفهومی، انتخاب حسگر حساس، ساخت سامانه نمونهبرداری سرعت بالا منطبق بر حسگرهای مغناطیسی، کاهش سیگنال ناخواسته مغناطیسی و الکتریکی، انتقال داده پرحجم بدون از دست دادن داده به رایانه، برنامهسازی جهت دریافت دادههای خام و محاسبات اولیه و برنامهنویسی گرافیکی جهت نمایش و مقایسه نمودارها میباشد. نتایج آزمایشهای انجامشده برای حالتهای مختلف میدان مغناطیسی با نتایج مقالات قبلی مقایسه شده است. در پیادهسازی سختافزار سامانه اندازهگیری دقیق از قطعات الکترونیکی با میزان سیگنال ناخواسته پایین شامل تقویتکنندههای عملیاتی با پهنای باند بالا و دریفت بسیار کم، رگولاتورهای با سیگنال ناخواسته بسیار کم ، مبدلهای آنالوگ به دیجیتال 24 بیتی با سرعت MS/s 5/2 FPGAهای مدل اسپارتان III و پردازنده مبتنی بر ARM Cortex M4 استفاده گردیده است. در نرمافزار این سامانه اندازهگیری از الگوریتم لونبرگ- مارکوارد و الگوریتمهای میانگینگیری بهمنظور واسنجی و نمایش زمان-واقعی دادههای دریافت شده از حسگرهای فلاکس گیت بهره گرفته شده است. ویژگی خاص سامانه اندازهگیری طراحیشده در این مقاله، بومیسازی فناوری ساخت سامانههای دیجیتال ساز اندازهگیری دقیق میدان مغناطیسی است که در سامانههای تلهمتری و زیرسامانههای فضاپیماها کاربرد فراوانی دارند. همچنین از برتری این سامانه نسبت به نمونههای مشابه خارجی، دقت بسیار بالا در دیجیتالسازی دادههای آنالوگ با دقت 24 بیت و خطای پایین این سامانه در حدود µV 5/182و انتقال و نمایش زمان-واقعی این دادهها در رایانه است. | ||
کلیدواژهها | ||
اندازهگیری میدان مغناطیسی؛ حسگر فلاکس گیت؛ نمونهبرداری سرعت بالا؛ جمعآوری داده | ||
مراجع | ||
[1] X. Gao, S. Yan, and B. Li, “A Novel Method of Localization for Moving Objects with an Alternating Magnetic Field,” Sensors, 17(4), p.923, 2017.##
[2] X. Gao, S. Yan, and B. Li, “Localization of Ferromagnetic Target with Three Magnetic Sensors in the Movement Considering Angular Rotation,” Sensors, 17(9), p.2079, 2017.##
[3] Y. Liu, X. Li, X. Zhang, and Y. Feng, “Novel calibration algorithm for a three-axis strapdown magnetometer,” Sensors, 14(5), pp.8485-8504, 2014.##
[4] F.J. Lowes, “The international geomagnetic reference field: A “health” warning. IAGA Division V-MOD Geomagnetic fieldmodeling: IGRF proper use,” http:// ngdc.noaa.Gov/IAGA/vmod.html, 2010.##
[5] L. Merlat, and P. Naz, “Magnetic localization and Identification Of Vehicles,” Unattended Ground Sensor Technologies and Applications V, 5090, p. 174, 2003.##
[6] N. Wahlström, and F. Gustafsson, “Magnetometer modeling and validation for tracking metallic targets,” IEEE Transactions on Signal Processing, 62(3), pp.545-556, 2013.##
[7] A. Ranganathan, “The levenberg-marquardt algorithm,” Tutoral on LM algorithm, 11(1), pp.101-110, 2004.##
[8] F. B. Diagram and Description, G Data Sheet, “Sigma-Delta ADC with On-Chip Buffer AD7760,” PRODUCT PAGE QUICK LINKS, 2006.##
[9] C.C. Lu, W.S. Huang, Y.T. Liu, and J.T. Jeng, “Design, fabrication, and characterization of a 3-D CMOS fluxgate magnetometer,” IEEE Transactions on Magnetics, 47(10), pp.3752-3755, 2011.##
[10] A. Grosz, J. Michael, H. Sheikh, and S.C. Mukhopadhyay, “High sensitivity magnetometers”; Switzerland, Springer, p. 567, 2017.##
[11] L. Merlat, and P. Naz, “Magnetic localization and identification of vehicles,” Unattended Ground Sensor Technologies and Applications V, 5090, p. 174, 2003.##
[12] W. Wynn, C. Frahm, P. Carroll, R. Clark, J. Wellhoner, & M. Wynn, “Advanced superconducting gradiometer/magnetometer arrays and a novel signal processing technique,” IEEE Transactions on Magnetics, 11(2), 701-707, 1975.##
[13] P. Heath, G. Heinson, and S. Greenhalgh, “Some comments on potential field tensor data,” Exploration Geophysics, 34(2), pp. 57–62, 2003.##
[14] T. Nara, S. Suzuki and S. Ando, “A closed-form formula for magnetic dipole localization by measurement of its magnetic field and spatial gradients,” IEEE transactions on magnetics, 42(10), pp.3291-3293, 2006.##
[15] A. Sheinker et al, “Localization and magnetic moment estimation of a ferromagnetic target by simulated annealing,” Measurement Science and Technology, 18(11), pp. 3451–3457, 2007.##
[16] Y. L. Wei, C. H. Xiao, J. C. Chen, & J. H. XIE, “A new magnetic localization method based on vessel’s vertical magnetic field,” Journal of naval. University of Engineering, 21, 20-25, 2009.##
[17] B. Oruç, “Location and depth estimation of point-dipole and line of dipoles using analytic signals of the magnetic gradient tensor and magnitude of vector components,” Journal of Applied Geophysics, 70(1), 27-37, 2010.
[18] L.L. Tang et al, “A novel localization algorithm for mobile magnetic targets,” Chin. J. Sens. Actuators, 24, 996–1000, 2011.##
[19] Z.T. Yu, J.W. Lv and B.T. Zhang, “A method to localize magnetic target based on a seabed array of magnetometers,” Wuhan Ligong Daxue Xuebao (Journal of Wuhan University of Technology), 34(6), pp.131-135, 2012.##
[20] N. Wahlström, and F. Gustafsson, “Magnetometer modeling and validation for tracking metallic targets,” IEEE Transactions on Signal Processing, 62(3), pp.545-556, 2013.##
[21] R. Alimi, E. Weiss, T. Ram-Cohen, N. Geron and I. Yogev, “A dedicated genetic algorithm for localization of moving magnetic objects,” Sensors, 15(9), pp.23788-23804, 2015.##
[22] J. Han, G.T. Jiao, Y.J. Zhang, Z.Q. Di, “Test and calculating method for motion parameters of underwater project based on magnetic gradient model,” J. N. Univ. China, 2015.##
[23] G. Dekoulis, “Novel digital magnetometer for atmospheric and space studies (DIMAGORAS),” In Aeronautics and Astronautics, 2011.##
[24] C.W. Smith, J. L’Heureux, N.F. Ness, M.H. Acuna, L.F. Burlaga and J. Scheifele, “The ACE magnetic fields experiment,” In The advanced composition explorer mission (pp. 613-632). Springer, Dordrecht, 1998.##
[25] H.U. Auster, K.H. Glassmeier, W. Magnes, O. Aydogar, W. Baumjohann, D. Constantinescu, D. Fischer, K.H. Fornacon, E. Georgescu, P. Harvey and O. Hillenmaier, “The THEMIS fluxgate magnetometer,” Space Science Reviews, 141(1-4), pp.235-264, 2008.##
[26] T. L. Zhang, G. Berghofer, W. Magnes, M. Delva, W. Baumjohann, H. Biernat, & K. H. Fornacon, “The fluxgate magnetometer of Venus express,” ESA Special Publication, 1295, 1-10, 2007.##
[27] K. Janghorban, R. Aghrae, H. Daneshmanesh, H. Obeiri, “Investigation of electromagnetic properties of epoxy-graphene nanocomposites,” Journal of Radar Imam Hossein University, p 1-8, 1393. (in Persian)##
[28] S. Hajisadeghian, A. Sheikhi, “Detecting offshore targets using satellite radiation using weights of adaptive filters,” Journal of Radar Imam Hossein University, p35-47, 1392. (in Persian)
[29] L. Nemat Zadeh, “Prototyping of a 3-axis Accurate Magnetic Field Digital Measurement System Using a High-speed 24-bit ADC with Real-time Monitoring”, Msc. Thesis, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran, 2020. (in Persian)## | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 545 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 187 |