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磁通门磁力仪是应用磁通门传感器对磁场进行矢量测量的装置。磁通门磁力仪与传统测量弱磁场仪器相比,具有分辨率高、体积小、经济性好等优点。可以对静止磁场和交变磁场进行高速测量,且能够直接测量磁场矢量。因而在科学研究、国防建设、工业生产、日常生活等领域得到了广泛的应用。传统的磁通门磁力仪多基于模拟电路处理信号,极易受周围环境的影响,所以在测量磁场时受干扰较大。磁通门磁力仪随着电子信息技术的进步而朝着数字化方向发展,目前数字化磁通门磁力仪多采用计算机进行数据采集与处理,已不能满足仪器小型化的要求。由于近几年高性能单片机的出现,极大地提升了嵌入式计算机的性能,磁通门磁力仪的小型化得以继续发展。本文针对传统磁通门磁力仪存在的问题,提出了一种基于μCOS内核的高速磁通门磁力仪设计方案。μCOS内核是应用于嵌入式开发环境下的抢占式操作系统,具有良好的移植性和裁剪性。仪器软件系统采用在ARM单片机上移植μCOS-II操系统,依据仪器功能对任务进行划分,完成系统各任务。通过μCOS操作系统对任务进行管理和调度,同时保证任务之间资源同步以及行为同步。这样既可以极大地提高系统效率,又满足高速采集系统实时性要求。由于磁通门磁力仪需要长时间实时存储,因此对采样信息的文本管理与存储也尤为重要。系统采用了一种Fat Fs文件系统对文件进行建立与管理,极大地提高了文件管理效率。仪器硬件系统采用高性能低功耗单片机STM32F103为主控单元,利用磁通门传感器mag-03探头以及24位高精度ADC对三路信号进行同步采样,实现对弱磁场信号的高速实时采集。同时STM32单片机对三轴数据以波形方式显示在触摸屏上,并对数据初步处理后以固定文本格式存储在SD卡中。本文详细介绍了磁通门磁力仪的整体结构,包括仪器硬件电路设计与软件系统设计,并对所设计的磁通门磁力仪进行了数据分析与校验。本文所设计的磁通门磁力仪采集精度与PXI采集装置校验后,X轴的偏置平均值为-6 n T,Y轴的偏置平均值为-5 n T,Z轴的偏置平均值为-8 n T。同时仪器对三路信号的显示以及存储均达到了设计要求。