基于FPGA和磁传感器阵列的磁场扫描系统

来源：电子测量技术杂志2022年第2期北京时间：

作者：马凯，王习东，冯文杰，王国鹏，张浩，王保昌

单位：1.三峡大学 电子与通信研究所 宜昌 443002;2.三峡大学 计算机与信息学院 宜昌 443002;3.三峡大学 理学院 宜昌 443002

摘要：为实现铁磁性物体的无损检测，设计了一种基于FPGA和磁传感器阵列的磁场扫描系统。本系统采用了FPGA作为主控器，其中包含了AD配置模块、AD接口模块和数据缓存模块，FPGA控制传动装置进行扫描，通过磁传感器阵列扫描将磁场转换为对应的电压信号，通过以AD7768为核心的模数转换模块将电压信号传送给FPGA，实现8路并行高速磁场数据采集，然后在FPGA中通过双线性插值和伪彩色转换算法的处理，把采集的磁场数据转换成磁场分布的图像，存储在SD卡中并在LCD中实时显示。实验中，使用磁场扫描系统对环型磁铁、磁化后的铁丝、内嵌于木板中的铁钉、剥线钳和尖嘴钳进行了磁场扫描，采用基于磁通量与大津法为基础的程序处理，对物体进行定位与识别，定位的均方根误差平均值为3，测量的长度接近实际物体的长度，能够辨别磁性物体的位置和方向，能够通过物体的特征磁场识别磁性物体，达到对铁磁性目标的无损检测和识别的目的。本系统采用了以FPGA ZYNQ7010、AD7768、HMC1001为主的电路采集磁场数据，具有采集速率高、扩展方便、功耗低，能获取磁场空间分布图像等优点，可以应用于铁磁性目标的定位和识别等领域，如安全检测、地下水下的磁性目标探测等。

关键词：弱磁探测;磁传感器阵列;FPGA;磁场扫描系统;无损检测

基金资助：湖北省自然科学基金面上项目（2018CKB914）资助