Введение Актуальность работы

Современные радиоэлектронные системы представляют сложные комплексы технических средств, включающие в себя датчики, преобразователи сигналов, устройства отображения и регистрации. Усилитель выполняет функцию согласующего звена между датчиком и регистратором информации, и является одним из важнейших звеньев измерительной системы ,от которого зависят объем, качество информации и точность работы системы [1].

Обычно инструментальный усилитель применяются в качестве предварительных усилителей слабых сигналов постоянного и переменного токов, служит первым каскадом измерительной или преобразовательной схемы, где основным требованием является точность передачи входного сигнала от источника к последующей схеме преобразования. При измерении магнитного поля входной сигнал подается на измерительный усилитель с датчика, преобразующих неэлектрическую величину в аналоговый электрический сигнал. Основные проблемы, которые приходится решать при усилении слабого сигнала для обработки последующими каскадами, связаны с подавлением шумов и нестабильностью коэффициента усиления при воздействии внешних факторов. Для работы с малыми сигналами ИУ должен обладать высокой стабильностью характеристик, низким уровнем собственных шумов,должы быть регулируемыми с возможно большей точностью коэффициент усиления иполоса пропускания, иметь большой коэффициент ослабления синфазного сигнала и низкий температурный дрейф [2].

Цели диссертационной работы

Целью магистерской диссертации является разработка, и исследование прибора для измерения чувствительностей датчиков слабых магнитных полей. Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи:

• Проведен аналитический обзор возможных вариантов построения прибора;

• Выбрано схем основных узлов прибора;

• Выбрано элементной базы;

• Разработано конструкция прибора и топология печатных плат в программе Sprint-Layout5.0R;

• Изготовлено и настройка прибора;

• Экспериментальное исследование характеристик прибора;

• Исследовано зависимость выходного напряжения ИУ от величиный магнитного поля.

Используемые методы и технологии

Ввиду сложности перечисленных выше задач, с учетом специфики исследований, потребовался концептуальный подход, основанный на теоретических и практических исследованиях.

В практических исследованиях использовался эмпирический метод исследований. В качестве средств исследований применялись аттестованные приборные базы Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Особенность разработки конструкция ИУ: усилитель должен быть предельно чувствительным, поэтому особое внимания уделено к уменьшению внутренних шумов и снижению наводок от внешных полей. Для этого плата ИУ установлена в металлическом немагнитном котпусе, установлены фильтры питания, предельно укорочены подводящие проводники от датчика, а плата выполнена с экранировкой с нижней стороны.

При изготовлении использовалась технология планарного монтажа на подложках из стеклотекстолита с применением чип – элементов

Научная новизна

В диссертации предложены и исследованы различные варианты ИУ для определение чувствительности датчиков в переменном и постоянном магнитном полях. На основаниипроведенных исследований выбрана схема ИУ и с ее помощью проведены измерения характеристик магнитных датчиков.

В проведенных исследований были получены следующие новые научные результаты:

1. Разработаны схема и конструкция малошумящего инструментального усилителя со следующими параметрами: коэффициент усиления усилителя регулируемым с большей чувствительностью, позволяет устанавливать полосу пропусканию равной либо 5 Гц либо 50 Гц.

2. Получены результаты исследования предельных чувствительностей датчиков слабых магнитных полей.