基于嵌入式操作系統(tǒng)的磁場測量系統(tǒng)的設(shè)計

　　隨著科技的發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，目前已成為產(chǎn)品技術(shù)水平的標(biāo)志之一。其中Linux因?yàn)槠鋼碛虚_放性、多用戶、多任務(wù)、良好的用戶界面、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能、可靠的系統(tǒng)安全和良好的可移植等特性被廣泛的應(yīng)用到儀器測量設(shè)備中。

　　傳統(tǒng)的磁場測量設(shè)備(持斯拉計、高斯計)普遍存在精度低(典型測量精度為1．5％)、操作不便等缺點(diǎn)。本文提出一種基于嵌入式Linux的中頻磁場測量系統(tǒng)，它不但可以滿足當(dāng)前磁場測量數(shù)據(jù)采集的需要，還因?yàn)槠淝度肓?a class="contentlabel" href="http://www.104case.com/news/listbylabel/label/操作系統(tǒng)">操作系統(tǒng)Linux，使具有可靠性好、升級方便的特點(diǎn)，既提高了磁場測量的準(zhǔn)確性，又為儀器的功能升級帶來便利。可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室儀器，醫(yī)療儀器，姿態(tài)控制，安全檢測等需磁場檢測的領(lǐng)域。

　　2 磁場測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

　　磁場測量系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上采用ARM9作為控制器，與信號放大、整流濾波、程控放大等硬件構(gòu)成了整個磁場測量系統(tǒng)。而且，測量系統(tǒng)還搭配了USB、RS232、以太網(wǎng)通信接口，系統(tǒng)通訊能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連網(wǎng)功能。其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　·ARM9嵌入式處理器采用三星公司的$3C2410。S3C2410是基于ARM920T內(nèi)核的16／32位RISC嵌入式微處理器，主要面向手持設(shè)備以及高性價比，低功耗的應(yīng)用。它采用5級流水線和全性能的MMU，同時該芯片集成了大量的功能擴(kuò)展單元，例如LCD控制器、I2C總線、觸摸屏接口、USB接口等。強(qiáng)大的芯片功能簡化了系統(tǒng)設(shè)計，不但縮小了系統(tǒng)體積，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　·USB、RS232和以太網(wǎng)接口可為系統(tǒng)提供不同的通信方式，適合不同測量環(huán)境和條件，以太網(wǎng)接口還可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功能。

　　·在磁場測量系統(tǒng)中，可使用觸摸屏簡便地對系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同顯示方式切換、參數(shù)設(shè)置和測量數(shù)據(jù)保存等功能。

　　·磁場測量電壓信號部分，由磁場傳感器得到微弱的電壓信號，經(jīng)放大整流等措施后輸入控制系統(tǒng)。

　　·報警輸出可實(shí)現(xiàn)用戶自設(shè)定報警的上下限值，方便用戶測量現(xiàn)場的監(jiān)控。

　　3 磁場測量系統(tǒng)前端信號處理模塊

　　磁場測量系統(tǒng)前端傳感器采用的測量方法為電磁感應(yīng)法。電磁感應(yīng)法是將測量線圈置入交變磁場中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律在線圈的引線間會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并且感應(yīng)電動勢的大小與穿過線圈的磁通量的大小成正比。感應(yīng)電動勢e為：

　　測量系統(tǒng)前端信號處理模塊的結(jié)構(gòu)如圖2所示。