[发明专利]一种基于GMI巨磁阻抗效应的行进车辆近距离探测器

权利要求书

1.基于GMI巨磁阻抗效应的行进车辆近距离探测器，其特征在于：包括前端信号调理模块、后端信号调理模块、数据处理模块、电源管理模块；

前端信号调理模块包括高频脉冲激励发生器、非晶丝敏感元件部分、信号采样与保持电路、放大电路、低通滤波电路、反馈电路和电源管理模块；当车辆铁磁性运动目标近距离靠近探测器前端信号调理模块时，根据GMI巨磁阻抗效应，在高频脉冲激励发生器的激励下，非晶丝敏感元件两端的阻抗值会随着行进车辆铁磁性运动目标靠近引起外部磁场的变化而改变，通过信号采样与保持电路对非晶丝阻抗变化的信息采集，得到阻抗变化引起的端电压变化值，端变化电压经过放大电路比例放大后进入低通滤波电路，经过低通滤波的信号最终进入后端信号调理模块；电源管理模块为前端信号调理模块提供配电转换；

后端信号调理模块包括可调增益仪表放大器、抗混叠低通滤波电路、运算放大器跟随器以及电源管理模块；前端信号调理模块输出为0-100mV级别的仅有微弱驱动能力的电压信号，所述微弱电压信号首先通过后端信号调理模块的可调增益仪表放大器，放大后的电压信号进入抗混叠低通滤波器，为了不至于对抗混叠低通滤波电路的滤波质量和参数构成影响，滤波后的信号再通过运算放大器跟随器跟随输出至数据处理模块，由于运算放大器跟随器的输入阻抗比较高，因此对前级抗混叠低通滤波电路的影响较小，而运算放大器跟随器的输出阻抗又相对较大，具有较大的能力驱动其后级数据处理模块的其他负载，运算放大器跟随器插在抗混叠低通滤波电路和后级数据处理模块之间起到了隔离的作用；后端信号调理模块中的电源管理模块为前端信号调理模块提供配电转换；

数据处理模块包括A/D模数转换模块、主控制单元、NANDFLASH存储单元、USB接口以及电源管理模块；完成车辆铁磁性运动目标行进过程信号调理环节之后，数据处理模块对调理后的模拟电压信号进行处理；输出模拟电压信号首先输出到数据处理模块A/D模数转换模块，由主控制单元控制A/D模数转换模块对输出模拟电压信号进行模拟量到数字量的转换；A/D模数转换模块转换后的数字量信号进行分流，一方面，由主控制单元控制NANDFLASH存储单元进行存储，另一方面，当外围设备上位机有读数请求时，由主控制单元通过USB接口与外围设备上位机进行数据传输；在数据处理模块中，由于模拟运放的低噪声与滤波器去噪效果有限，目标信号会存在一些高频噪声，因此由基于可编程逻辑器件FPGA设计的主控制单元搭建内部数字滤波器内核进行数字滤波；由于车辆铁磁性运动目标高速行进过程引起的变化的电压信号可能为高频信号，采样率配置为超采，单位时间产生的数据量巨大，而对于固定时间长度将产生海量数据需要进行实时处理，通过主控制单元应用交错双平面编程方法实现对NANDFLASH存储单元数据的高速实时处理；数据处理模块中的电源管理模块用于为数据处理模块提供配电转换。

2.如权利要求1所述的基于GMI巨磁阻抗效应的行进车辆近距离探测器，其特征在于：数据处理模块通过主控制单元应用交错双平面编程方法实现对NANDFLASH存储单元数据的高速实时处理；

交错双平面编程建立在NANDflash存储器的空间构成上以平面交错方式在多个页面上同时展开写入和编程操作；采用K9WBG08U1M，容量4Gbytes，由两片2Gbytes的存储器构成，空间包含n个平面，页容量4Kbytes，晶振频率60MHz，1/2分频，采用交错双平面编程方法的具体步骤是：

步骤1：利用双平面编程技术对第1个2Gbytes存储器第1个和第2个平面的第1页4Kbytes分别进行命令及数据顺序写入；

步骤2：利用双平面编程技术对第2个2Gbytes存储器第1个和第2个平面的第1页4Kbytes分别进行命令及数据写入；

步骤3：步骤1和步骤2的两片2Gbytes存储器操作之间无等待时间；

步骤4：步骤2之后等待约50μs，重复步骤1至4；

步骤5：交错双平面编程结束；

上述步骤1至4在实际应用中表现为多次循环，步骤4中出现的50μs等待时间对应步骤2中第2个2Gbytes存储器第2个平面的第1页4Kbytes的页编程时间；单次循环写入4页共16Kbytes数据量，但整体等待时间只有50μs；在60MHz的1/2分频情况下，采用交错双平面编程的单次循环平均写入速度达到27.437Mbytes/s，已经远远高出正常模式中13.5Mbytes/s的速度，能够满足实现对NANDFLASH存储单元多通道数据的高速实时处理要求。

3.如权利要求1或2所述的基于GMI巨磁阻抗效应的行进车辆近距离探测器，其特征在于：为了增强探测器线性度，减小温度漂移和弱磁敏感材料的磁滞效应对输出信号零点的影响，前端信号调理模块加入反馈电路进行温漂和零点漂移的补偿。