本發明專利技術公開了鐵磁材料磁滯回線的測量裝置及其應用方法。所述鐵磁材料磁滯回線的測量裝置包括：勵磁電路、控制電路、積分電路、采樣電阻電路、液晶顯示電路、按鍵檢測電路、示波器。所述方法中，通過單片機編程設置勵磁電壓、勵磁電阻的步進值，示波器顯示測量的磁滯回線，上位機根據磁滯回線測量分析鐵磁材料的矯頑力、剩磁感應強度、最大磁場、最大磁感應強度及磁滯損耗。本發明專利技術以程控方式代替原有的機械式開關和手動旋鈕式開關控制方式，解決了旋鈕開關觸點容易接觸不良、檔位容易松動等缺點，使用該發明專利技術研制的實驗儀器可提升實驗設備的可靠性與使用壽命；程控的方式使勵磁電壓的步進值小，勵磁電壓檔位多，測量精度更高，實用性與準確性好。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術公開了，屬于磁滯回線測量的
技術介紹
“鐵磁材料磁化特性研究”是物理實驗中一個經典的實驗項目，通過該實驗可了解到鐵磁質在磁場中磁化原理與磁化規律，并可測定樣品的磁滯回線，確定其矯頑力、剩磁感應強度、最大磁場、最大磁感應強度及磁滯損耗等重要的物理參數，認識到鐵磁材料在制造永久磁鐵、電機、變壓器、電磁鐵等方面存在的重要實用價值。現階段各高校實驗室使用的陳舊不變的實驗儀器存在數據單一、功能不足、老化損壞等種種缺陷，其手動或者半自動的方式已經略顯繁瑣，自動化的程度很低，已經滿足不了技術發展的要求。以南京航空航天大學物理實驗中心為例，在“鐵磁材料磁化特性研究實驗”中使用的磁滯回線測試儀是由杭州天皇電器設備廠生產的TH-MHC型磁滯回線實驗儀，該實驗儀采用機械旋鈕操作檔位的選擇，長時間使用后旋鈕會發生松動，可靠性很差，且機械旋鈕的檔位十分有限，產生的數據單一、功能不足，無法得到精確的磁滯回線，且該儀器自投入使用至今已經面臨老化損壞、更新換代的局面。已經遠遠無法適應科技潮流和大學生實驗教學的要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述
技術介紹
的不足，提供了。本專利技術為實現上述專利技術目的采用如下技術方案 鐵磁材料磁滯回線的測量裝置，包括勵磁電路、控制電路、 積分電路、采樣電阻電路、液晶顯示電路、按鍵檢測電路、示波器；其中 所述控制電路的輸入端與按鍵檢測電路的輸出端連接，第一輸出端與勵磁電路的第一輸入端連接，第二輸出端與采樣電阻電路的第一輸入端連接，第三輸出端與液晶顯示電路連接； 所述勵磁電路的第二輸入端接市電信號，輸出端與鐵磁材料初級線圈的一端連接；所述采樣電阻電路的第二輸入端與鐵磁材料初級線圈的另一端連接，輸出端與示波器的第一信號通道連接； 所述積分電路的正相輸入端、負相輸入端分別與鐵磁材料次級線圈的兩端連接，輸出端與示波器的第二信號通道連接。所述鐵磁材料磁滯回線的測量裝置中，勵磁電路包括變壓器、有源低通濾波器、數模轉換電路、功率放大電路；其中所述變壓器與有源低通濾波器依次連接，所述有源低通濾波器的輸出端與數模轉換電路的輸入端連接，所述數模轉換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接。所述鐵磁材料磁滯回線的測量裝置中，按鍵檢測電路包括勵磁電壓增大按鍵、勵磁電壓減小按鍵、采樣電阻增大按鍵、采樣電阻減小按鍵、自動手動切換按鍵。所述鐵磁材料磁滯回線的測量裝置中，數模轉換器選用了 DAC0832芯片，控制電路為AT89S52單片機及其外圍電路。所述鐵磁材料磁滯回線的測量裝置中，控制電路通過通信電路與上位機連接，所述控制電路將當前時刻勵磁電壓數據、采樣電阻數據傳送至上位機。所述鐵磁材料磁滯回線測量裝置的應用方法，具體實施如下 步驟1，根據測量精度對控制電路的芯片編程設置勵磁電壓步進值、采樣電阻步進值，使得控制電路在按鍵檢測電路有按鍵按下時勵磁電壓、采樣電阻按照步進值逐步增大或者減小；、 步驟2，將待測鐵磁材料初級線圈的兩端分別與功率放大電路的輸出端、采 樣電阻電路的輸入端連接，將待測鐵磁材料次級線圈與積分電路的輸入端連接； 步驟3，按下自動手動切換按鍵選擇測量方式當選擇自動測量方式時，鐵磁材料磁滯回線測量裝置自動測量磁滯回線；當選擇手動測量方式時，鐵磁材料磁滯回線測量裝置根據按鍵操作逐步生成磁滯回線； 步驟4，上位機通過通信模塊獲取勵磁電壓數據、勵磁電阻數據，實現對鐵磁材料的矯頑力、剩磁感應強度、最大磁場、最大磁感應強度及磁滯損耗測量和分析。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果以程控方式代替原有的機械 式開關和手動旋鈕式開關控制方式，解決了旋鈕開關觸點容易接觸不良、檔位容易松動等缺點，使用該專利技術研制的實驗儀器可提升實驗設備的可靠性與使用壽命；程控的方式使勵磁電壓的步進值小，勵磁電壓檔位多，測量精度更高，實用性與準確性更好。附圖說明圖I為鐵磁材料磁滯回線測量裝置的模塊圖。圖2為有源低通濾波器的電路圖。圖3為數模轉換電路的電路圖。圖4為功率放大電路的電路圖。圖5為采樣電阻電路的電路圖。圖6為鐵磁材料磁滯回線測量裝置的工作流程示意圖。圖中標號說明R1至R31為第一至第三^^一電阻，Cl至C6為第一至第六電容，U1、U2、U4均為LM741運算放大器，U3為DAC0832芯片，U5、U6均為CD4051芯片，Dl、D2為第一、二二極管，Ql至Q9為第一至第九三極管，Tl為變壓器。具體實施例方式下面結合附圖對專利技術的技術方案進行詳細說明 鐵磁材料磁滯回線的測量裝置如圖I所示，包括勵磁電路、控制電路、積分電路、采樣電阻電路、液晶顯示電路、按鍵檢測電路。控制電路的輸入端與按鍵檢測電路的輸出端連接，第一輸出端與勵磁電路的第一輸入端連接，第二輸出端與米樣電阻電路的第一輸入端連接，第三輸出端與液晶顯示電路連接；勵磁電路的第二輸入端接市電信號，輸出端與鐵磁材料初級線圈的一端連接；采樣電阻電路的第二輸入端與鐵磁材料初級線圈的另一端連接，輸出端與示波器的第一信號通道連接；積分電路的正相輸入端、負相輸入端分別與鐵磁材料次級線圈的兩端連接，輸出端與示波器的第二信號通道連接。勵磁電路包括變壓器、有源低通濾波器、數模轉換電路、功率放大電路。變壓器與有源低通濾波器依次連接，有源低通濾波器的輸出端與數模轉換電路的輸入端連接，數模轉換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接。有源低通濾波器的電路圖如圖2所示，電阻1 1、1 2、1 3、1 4和電容02、03以及運算放大器Ul組成低通濾波電路，220V、50Hz的交流電經過降壓變壓器Tl后經過該低通濾波器，濾除波形中的高次諧波，獲得電壓幅值為5V左右的純凈的正弦波。C1、C4為分壓電容。數模轉換電路的電路圖如圖3所示，數模轉換器DAC0832，電阻R6、R7、R8和運算放大器U2組成了數模轉換電路，DAC0832采用直通的接法，即控制腳CS、XFER、WR1、WR2接低電平，ILE接高電平。運放UA741起到將DAC0832電流輸出轉換為電壓輸出的作用。數 據線DO D7接AT89S52單片機的Pl 口，通過改變單片機Pl 口的輸出的八位數字量，就可以改變輸出電壓幅值的大小，從而實現了數字量到模擬量的轉化。功率放大電路的電路圖如圖4所示，U4的輸入端與U3的輸出端連接，三極管構建的功率放大電路采用三級結構，由R9、R10、R11、R12、D1、D2、Q1、Q5組成的第一級采用了可消除交越失真的OCL (無輸出電容功率放大電路)電路，當電路處于靜態時，D1，D2的導通壓降略大于Ql和Q5發射結開啟電壓之和，從而使兩只管子處于微導通狀態，都有一個極小的基極電流，這樣，即使輸入電壓很小，總能保證至少一只晶體管導通，從而消除了交越失真。后兩級均采用基本的OCL電路，其中最后一級由兩組并聯分流。采樣電阻電路的電路圖如圖5所示，U5、U6公共端相連，控制線A、B、C相連后分別接單片機P2. 0、P2. 1、P2. 2 口，U5的INH端接P2. 3 口，再經過一個三極管Q9構成的反向器接到U6的INH端。通過控制P2. 0 - P2. 3 口的輸出量可以控制采樣電阻的大小，芯片供電VCC = +5V,GND = 0,VEE = -12V，則0 5V的數字信號可控制-12本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.鐵磁材料磁滯回線的測量裝置，其特征在于包括勵磁電路、控制電路、 積分電路、采樣電阻電路、液晶顯示電路、按鍵檢測電路、示波器；其中 所述控制電路的輸入端與按鍵檢測電路的輸出端連接，第一輸出端與勵磁電路的第一輸入端連接，第二輸出端與采樣電阻電路的第一輸入端連接，第三輸出端與液晶顯示電路連接； 所述勵磁電路的第二輸入端接市電信號，輸出端與鐵磁材料初級線圈的一端連接；所述采樣電阻電路的第二輸入端與鐵磁材料初級線圈的另一端連接，輸出端與示波器的第一信號通道連接； 所述積分電路的正相輸入端、負相輸入端分別與鐵磁材料次級線圈的兩端連接，輸出端與示波器的第二信號通道連接。2.根據權利要求I所述的鐵磁材料磁滯回線的測量裝置，其特征在于所述勵磁電路包括變壓器、有源低通濾波器、數模轉換電路、功率放大電路；其中所述變壓器與有源低通濾波器依次連接，所述有源低通濾波器的輸出端與數模轉換電路的輸入端連接，所述數模轉換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接。3.根據權利要求I所述的鐵磁材料磁滯回線的測量裝置，其特征在于所述按鍵檢測電路包括勵磁電壓增大按鍵、勵磁電壓減小按鍵、采樣電阻增大按鍵、采樣電阻減小按鍵、自動手動切換按鍵。4...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙繼，朱彥菘，孫立，曾慶化，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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