[發明專利]基于FPGA的磁通門微小信號檢測系統及方法

在審

• 申請號: 201610051030.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105572606A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 宋新建;郭文博;詹承俊;張澤瀚;楊煜普
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R33/04
• 分類號: G01R33/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于FPGA的磁通門微小信號檢測系統，其特征在于，包括：檢測模塊、輸出模塊 和由FPGA實現的處理模塊，其中：檢測模塊將磁通門信號轉化為數字信號傳送到處理模塊， 該處理模塊處理后得到二次諧波信號并傳送到輸出模塊；

所述的檢測模塊包括：磁通門傳感器、差分放大器以及帶通濾波器，其中：磁通門傳感 器、差分放大器和帶通濾波器依次串聯，帶通濾波器連有模數轉換器；

所述的處理模塊包括：DDS發生器、數字相敏檢波器、第一低通濾波器和運算處理器，其 中：數字相敏檢波器、第一低通濾波器和運算處理器相連，數字相敏檢波器另一端與模數轉 換器相連，DDS發生器與磁通門傳感器相連；

所述的輸出模塊包括：液晶顯示器、數模轉換器和第二低通濾波器，其中：液晶顯示器 與所述運算處理器相連，數模轉換器分別與第二低通濾波器和運算處理器相連，第二低通 濾波器另一端經第二功率放大器與負載相連。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的磁通門微小信號檢測系統，其特征是，所述的帶通 濾波器由低通濾波器和高通濾波器構成。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的磁通門微小信號檢測系統，其特征是，所述的磁通 門微小信號檢測系統設有直流穩壓電源模塊。

4.一種基于上述任一權利要求所述系統的磁通門微小信號檢測方法，其特征在于，首 先將頻率為f₀/2正弦波經功率放大后對磁通門傳感器的激勵線圈進行飽和激勵，生成頻率 為f₀磁通門信號，該磁通門信號經濾波并進行模數轉換后，與兩路正交的參考信號進行互 相關檢測得到二次諧波信號及其幅值與相位，最后該二次諧波信號經數模轉換后帶動負載 工作。

5.根據權利要求4所述的磁通門微小信號檢測方法，其特征是，具體包括以下步驟：

1)產生頻率為f₀/2的正弦波信號并經功率放大后輸入激勵線圈；

2)感應線圈輸出頻率為的f₀磁通門信號并通過帶通濾波降低噪聲；

3)進行模數轉換將磁通門信號轉換為數字信號；

4)將磁通門信號與參考信號進行互相關檢測得到其中的二次諧波信號；

5)計算得到二次諧波信號的幅值與相位；

6)通過數模轉換，將二次諧波信號轉換為模擬信號帶動負載工作。

6.根據權利要求4或5所述的磁通門微小信號檢測方法，其特征是，所述的f₀頻率范圍為 10KHz～5MHz。

7.根據權利要求6所述的磁通門微小信號檢測方法，其特征是，所述的兩路參考信號為 r_s(k)和r_c(k)，其中：和其頻率都為f₀，n＝f_s/f₀，k＝0, 1,...,(n×m-1)，f_s為采樣頻率，m為周期數。

8.根據權利要求7所述的磁通門微小信號檢測方法，其特征是，所述的二次諧波信號的 幅值相位為其中：