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传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies）
2017年第36卷第4期
D0I:10.13873/J.1000-9787(2017)040084-03
便携式磁弹性传感器检测系统设计*
泳，廖彦剑，罗洪艳，苏添进，李川，刘鑫度
（重庆大学生物工程学院，重庆400044）
摘要：通过对磁弹性传感器检测原理和研究现状分析，设计了一种便携式磁弹性传感器检测系统。采用永磁铁提供静态偏置磁场简化了硬件电路，以STM32嵌人式处理器为控制核心，结合锂电池供电，实现了系统硬件的小型化和低功耗；设计采用了SD卡本地存储和低功耗蓝牙无线传输的数据处理方式，并结合上位机进行命令的控制和数据传输。实验表明，检测系统可使磁弹性传感器在不同环境中完成共振频率的测量，另外，设计系统功耗可低至mW级并且在无线传输条件下实现3天以上的连续工作，面且这部分指标仍然有较大的优化空间。由此可见，该系统其有便携式、低功耗、可用于长期监测等优点，可以更好
地发挥磁弹性传感器无线、无源、微型化、高灵缴的特点，使其在各领域内得到更广泛的应用。关键词：磁弹性传感器；共振频率；STM32；无线通信；便携式
中图分类号：TP212.3
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)04-0084-03
Designofportabledetectionsystemformagnetoelastic sensor*
TANG Yong, LIAO Yan-jian, LUO Hong-yan, SU Tian-jin, LI Chuan, LIU Xin
(College of Bioengineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China)
sapaaosas (gseoaure jo ogen ua pe adod uaap o sskee enor easi portable detection system for ME sensor. Design of the hardware cireuit uses permanent magnet to provide a static bias field, with STM32 as the control core, and uses lithium battery for power supply, realize miniaturization and low power consumption of system hardware, Meanwhile, the design uses SD card local storage and low power bluetooth wireless transmission of data. And combines the control command and data transmission of the host computer. The experimental results indicate that this detecting system can achieve measurement of resonant frequency in different medium, in addition,power consumption of design system can be as low as mW level and in wireless transmission conditions, more than 3 days of continuous work can be achieved,and this part of indicators still have a larger optimization space. Thus ,the system has advantages such as portable, low power consumption, can be used for long-term monitoring,it can play a better characteristics of passive, miniaturization,high sensitivity magnetoelastic sensor wireless,make it get more extensive application in various fields.
Key words: magnetoelastic sensor; resonance frequency ; STM32 ; wireless communication; portable
0引言
磁弹性传感器是采用磁弹性敏感材非晶合金带材，如 1K101、Metglas2628作为敏感元件，基于磁致伸缩效应而设计成一种新型传感器"。在外加磁场作用下，传感器由于避致伸缩效应而发生周期性振动，该共振频率或共振幅值会随周围环境变化面发生改变，利用该原理可实现质量负载、温度、粘度等物理量的测量(2]。该传感器其有无线无源、体积小、成本低、高灵敏度的优点使其在物理[3]、生化(4)、生物医学["]等领域得到广泛研究，比如抗生素蛋白["]，鼠伤寒沙门氏菌[]，凝血时间检测[8]等实验研究。
但就磁弹性传感器检测系统发展而言，传统的检测系
统多是由实验室大型仪器组合搭建而成，形成组合式磁弹性传感器检测系统，例如棘姆雷效线固和锁相放大器(9) 等，虽然这类组合式检测系统构建简单、精度高，但是存在仪器价格昂贵、操作复杂、体积庞大和无法便携使用等诸多缺陷。尽管近年来借助集成电路设计集成式的磁弹性传感器检测系统"]，弥补了组合式检测系统的一费不足，但是仍存在功耗高、便携性差等缺点。
针对上述问题，本文提出一种便携式磁弹性传感器检测系统的设计。设计采用水磁铁提供静态偏置磁场简化了硬件电路；采用SMT32嵌人式处理器进行控制系统设计并采用电池供电，实现了系统硬件的小型化和低功耗；同时，
收稿日期：2016-04-18
*基金项目：重庆市重点产业共性关键技术创新专项项目（CSTC2015ZDXY-ZTZXX0002）：重庆市研究生科研创新资助项目（CYS15038）