[发明专利]一种基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统

权利要求书

1.一种基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：包括参数设定模块、通信模块、数据处理模块、显示模块及下位机磁场闭环控制硬件电路模块；所述参数设定模块用于用户输入参数、指令和参数调节；所述通信模块用于上位机与磁场闭环控制硬件电路系统进行串口通信，包括指令与参数发送模块和数据接收模块；所述指令与参数发送模块用于LabVIEW向下位机发送操作参数与控制指令；所述数据接收模块用于接收下位机发送的包含报头、地址位、数据、校验位、报尾的十六进制字符串格式的监控数据；所述数据处理模块用于将下位机发送到LabVIEW的数据进行解包、数据转换及相应计算，得到量子传感器磁场闭环控制量；所述显示模块用于计算结果的显示及制图；所述下位机磁场闭环控制硬件电路模块包括前置放大电路模块、数据采集模块、FPGA核心电路模块、通信接口模块、DA模块及电流源模块，用于根据上位机下发的控制参数对量子传感器的磁场进行控制并反馈解调信号给上位机。

2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的指令与参数发送模块将用户输入的参数、指令转换成十六进制字符串格式，并打包成包含报头、地址位、数据、校验位、报尾的数据包格式，以串口的形式传输至下位机。

3.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的数据处理模块将下位机发送到LabVIEW的数据包中解算出数据并转换成32位定点数格式，然后进行相应计算实现频率控制字FCW到频率f的转换：

能够根据调节参数得到量子传感器的磁场闭环控制量。

4.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的显示模块包括数据接收模块的数据显示及制图，数据传输过程中的错误显示。

5.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的前置放大电路模块采用带PI反馈的电路结构，实现量子传感器微弱信号的转换与放大，消除直流偏置，提高进入后续电路信号的信噪比。

6.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的数据采集模块实现输入模拟信号到数字信号的转换。

7.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的FPGA核心电路模块采用型号为SPARTAN6XC6SLX150的FPGA芯片作为核心的信号处理器，完成对量子传感器输出信号的调制解调。

8.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的通信接口模块实现上位机与下位机的数据交互。

9.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于：所述的DA模块实现输出控制信号从数字信号到模拟信号的转换；所述的电流源模块实现根据输出控制信号输出交直流电流，控制量子传感器磁场大小。

10.一种实现磁场闭环控制的方法，采用权利要求1所述的基于LabVIEW的量子传感器磁场闭环控制监测系统，其特征在于，包括如下步骤：

A.在所述的LabVIEW上位机用户界面中按下运行按钮，首先进行串口配置，确定好上位机与下位机之间数据传输的通道；

B.在所述的LabVIEW上位机用户界面中设定驱动磁场参数及共振磁场参数；

C.在所述的LabVIEW上位机用户界面中设定扫频参数，得到量子传感器的幅频曲线和相频曲线，确定中心频率；

D.在所述的LabVIEW上位机用户界面中设置解调参数，根据得到的解调调节相应参数，生成磁场控制量；

E.在所述的LabVIEW上位机用户界面中，根据生成的磁场控制量补偿磁场，设置PID控制参数，实现磁场的自动闭环控制。