探头可更换的智能磁场测量仪的研制

控制电路组成的正负峰值检测保持电路。正峰值检测保持电路原理图如图5所示。LF398的控制端8的逻辑值E＝(A+B)*D，当E为高时LF398处于跟随状态，输出电压等于输入电压；当E为低时LF398处于保持状态，输出保持不变。峰值保持电路的工作过程是：当进行数据采集时，使P2．0置低电平，P2．1置高，这样LF398的控制端完全取决于LM319比较器的输出端。LM319的输出电平可由LF398的输出电压Vo和输入电压Vin比较的结果决定。当输入电压Vin高于输出电压Vo时，LF398的逻辑控制被置成高电平，使LF398处于跟随状态；当输入电压Vin达到峰值而下降时，LF398的逻辑控制端被置成低电平，使LF398处于保持状态，从而实现了对"峰值"的保持。在采样状态，为了使保持下来的峰值不被下一个不同的峰值冲掉，当检测到P1．2被置成低电平(LF398已经取得峰值)时，使P2．1脚置低电平，从而封锁了输入信号。在测量稳恒磁场和交变磁场时，为了提高准确度，常需要转换量程。每次转换量程后，先把P2．0和P2．1置高，使LF398处于跟随状态，延时50μs，使得LF398的输出和输入相等；然后将P2．0置低，进入峰值检测状态，即可完成量程转换。

负峰值检测电路只是在正峰值检测电路之前加了一个反相器，逻辑控制部分由P1．3、P2．2、P2．3完成。保持下来的峰值经一个模拟开关CD4051后由MAXlll的通道1检测。

2．4 频率测量

由于AT89C52含有三个定时计数器，测量频率非常简单方便，只需对调零后的输出信号进行适当的放大，其后经过一个过零滞回比较器整形后得到方波信号，再通过一个四分频器输入到AT89C52的计数器T1和外部中断INT0即可。为了更加准确地测量频率，当信号频率高于5kHz时用测频法，即关中断INT0，把定时器TO设定一个时间to，开计数器T1，计数器溢出一次，则把内存中某个单元加1；若to时间内计数值为N1，可求得被测信号的频率为4Nl/to。频率低于5kHz时用测周期法，即关计数器T1，开定时器TO，中断INT0以边沿方式触发，发生第一次中断时，TO计时为t1，再次发生中断时关掉中断，此时计数器TO计时为t2，则被测信号的周期T＝(t2-t1)／4、f＝4／(t2-t1)。为了测较低的信号频率，可以使TO循环计数。由于加了四分频，该方法可测小于2MHz的信号。

3 仪器的软件设计

仪器软件采用汇编语言编写，包括主程序、定标子程序、调零子程序、数据采集子程序、显示子程序、键盘中断服务子程序、频率测量程序、A／D转换程序、D／A转换程序、计算磁场大小子程序等。系统默认为自动测量模式，选择最大量程。在键盘中断程序中，不同的键被按下，执行不同的程序。在数据采集子程序中，判断是否为手动，若是则直接采集，并保存数据。若不是则判断量程是否合适，不合适则转换量程重新测量，并保存上次测量值。若转换后测量为零，说明为脉冲场，以上次测的值为准。因此，对于脉冲场，若知道其场强范围，最好手动选择量程。仪器软件流程图如图6所示。

该测场仪以单片机为核心，采用串行存储器扩大了磁场测量范围，采用压控恒流源技术解决了霍尔探头更换后的定标问题。该仪器具有自动量程转换功能，并能同时测量磁场频率，其磁场的测量范围为：0．01mT～6T，测量精度优于量程的±0．2％，特别适合于磁场大、类型未知的测量场合。