一种磁致伸缩材料磁特性采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种磁致伸缩材料磁特性采集装置。该装置包括液晶显示控制模块、单片机模块、USB采集卡和运放电路模块；所述的运放电路模块包括八组运算放大电路、开关电压调节器、功率二极管、电压调节器；开关电压调节器与电压调节器相连，功率二极管、电压调节器分别与各组运算放大电路相连，各组运算放大电路分别与前面板输入接口、后面板输出接口、单片机、USB采集卡相连。本实用新型专利技术可以更加方便地对磁致伸缩材料特性进行处理，便于对测试材料进行性能分析，很好地解决了当前设备的不足。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种磁致伸缩材料磁特性的数据采集处理领域，特别涉及一种以铁基磁致伸缩材料为主要对象的磁致伸缩材料磁特性数据的采集装置。
技术介绍
磁致伸缩材料是一种新型的功能材料。该材料在磁场和应力的作用下发生长度和磁感应强度(或者磁化强度)的变化，可广泛应用在致动器、传感器、精密测量与控制、能量转换等领域。磁致伸缩材料主要有磁致伸缩和逆磁致伸缩两种效应。磁致伸缩效应指材料在磁场作用下发生磁致伸缩和磁化强度的变化，逆磁致伸缩效应指材料在应力作用下发生磁致伸缩和磁化强度的变化。磁致伸缩材料的磁特性测试与分析可为研究设计新型传感器、换能器、致动器等提供基础数据支持。磁特性测试与分析的关键环节是与磁特性相关的实验数据的采集，因此，一种磁致伸缩材料的磁特性采集装置是研究磁致伸缩材料的基本实验装置，开发磁特性采集装置可推动磁致伸缩材料的发展。表征磁致伸缩材料磁致伸缩效应的磁特性主要有：磁场、应变、应力、磁感应强度。进行磁致伸缩材料磁特性测量时除了上述四个量对应的电压量外，还需要测量激励电压、检测电压等物理量。目前，用于磁致伸缩材料的磁特性采集大多采用示波器。但是由于示波器的通道数量限制，同组数据不能同时采集处理；另外，示波器采集的数据为原始数据，需要进行相应变换，才能得到新数据进行图像合成，处理过程比较复杂，耽误时间，效率低下。使用USB采集卡也可以把磁致伸缩材料的磁特性采集至计算机，但由于不同磁特性波形的幅值差距过大(最大差距近似100倍)，幅值过小的波形只能显示为直线，计算机上显示的波形不能直观观察波形动态过程。进行磁致伸缩材料的磁特性采集实验需要一种能够对微弱信号进行直观观察，可以对信号进行放大并显示，并且能够直接输出磁致伸缩材料磁特性曲线的磁特性采集与处理装置。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的低饱和磁场的磁致伸缩材料磁特性测量系统参数采集处理能力的不足，通过设计技术了一种磁致伸缩材料磁特性信号采集装置，此装置主要包括液晶显示控制模块，能够显示由单片机发送的数据波形；单片机模块，能够发送控制运放增益的信号，并且发送波形数据至液晶显示控制模块；运放电路模块，能够根据单片机发出的指令放大接收的波形；USB采集卡，能够将波形数据传输至PC机，并处理采集得到的数据。本技术满足了磁致伸缩材料磁特性采集实验特殊性所带来的综合性需求，具有稳定可靠的优点。本技术采用的技术方案是：一种磁致伸缩材料磁特性采集装置，包括液晶显示控制模块、单片机模块、USB采集卡、和运放电路模块；所述的液晶显示控制模块，其组成包括液晶显示控制器、串行闪存、字库芯片、低压差电压调节器、电阻式触摸屏、升压转换器、直流高频升压转换器、肖特基二极管、贴片稳压管、二极管和电阻触摸控制芯片；其中，低压差电压调节器、串行闪存、字库芯片分别和液晶显示控制器相连，液晶显示控制器、低压差电压调节器、升压转换器、电阻触摸控制芯片、贴片稳压管、肖特基二极管分别和电阻式触摸屏相连；二极管和贴片稳压管相连，二极管、肖特基二极管分别和直流高频升压转换器相连；液晶显示控制器、电阻触摸控制芯片分别与单片机模块的单片机相连；串行闪存、字库芯片、电阻触摸控制芯片分别和低压差电压调节器相连；所述的单片机模块，包括单片机、只读存储器、低压降小功率电源、功能监控器、信号收发器、低压差电压调节器、光敏二极管和SD卡座；其中，单片机为核心，其他器件均与其相连；只读存储器、功能监控器、信号收发器、光敏二极管、SD卡座分别和低压差电压调节器相连；所述的运放电路模块包括八组运算放大电路、开关电源、开关电压调节器、功率二极管、电压调节器；开关电源分别与开关电压调节器和功率二极管相连，开关电压调节器与电压调节器相连，功率二极管、电压调节器分别与各组运算放大电路相连，各组运算放大电路分别与前面板信号输入接口、后面板信号输出接口、单片机、USB采集卡相连；开关电压调节器分别与液晶显示控制模块的低压差电压调节器、升压转换器、直流高频升压转换器以及单片机模块的低压降小功率电源、低压差电压调节器相连。所述八组运算放大电路的每一组运算放大电路结构相同，所述的运算放大电路为三级运放子电路，三级运放子电路依次连接；其中，第一级运放子电路包括一个运算放大芯片；第二级运放子电路包括两个串联的运算放大芯片；第三级运放子电路包括两个运算放大芯片，它们分别与第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片的输出端连接。所述八组运算放大电路具体为：第一级运放子电路的运算放大芯片的2、3号引脚第一路分别接电阻R10、R11，R10、R11的另一端连接装置外部的前面板信号输入接口；第一级运放子电路的运算放大芯片的2、3号引脚第二路分别接电阻R12、R13，R12、R13另一端接地；第一级运放子电路的运算放大芯片的2、3号引脚第三路各接一个电容C10、C12，C10、C12另一端接地；第一级运放子电路的运算放大芯片的2、3号引脚之间还接有电容C11；第一级运放子电路的运算放大芯片的6号引脚接电阻R17；电阻R17另一端与第二级运放子电路中的第一个运算放大芯片中的10号引脚相连，同时R17与第二级运放子电路中的第一个运算放大芯片中的10号引脚之间的线路连接电容C14的一端，电容C14的另一端接地；第二级运放子电路中的第一个运算放大芯片中的7号引脚接电阻R14的一端，电阻R14的另一端与第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的10号引脚相连，同时R14与第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的10号引脚之间的线路连接电容C13的一端连接，电容C13另一端接地；第二级运放子电路的两个运算放大芯片中的4、5、6号引脚均分别与单片机模块中的单片机相连；第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的7号引脚分三路输出，其中第一路接第三级运放子电路中的第一个运算放大芯片中的3号引脚，第三级运放子电路中的第一个运算放大芯片中的1号引脚作为输出分为两路，一路接采集装置的后面板信号输出接口，一路反馈接本身的2号引脚；第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的7号引脚第二路接入单片机模块中的单片机；第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的7号引脚第三路接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接第三级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的2号引脚，同时R15与第三级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的2号引脚之间线路连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接地；第三级运放子电路中的第二个运算放大芯片中的6号引脚接入USB采集卡的八路AI引脚，通过USB采集卡的USB输出接口接入PC机。所述的磁致伸缩材料磁特性采集装置，为三层整体封装，上层为液晶显示控制模块，中层为单片机模块，下层包括USB采集卡和运放电路模块，USB采集卡外接PC机；与现有技术相比，本技术的突出实质性特点和显著的进步如下：1、本技术采用基于硬件对模拟信号采集显示控制及处理的技术，可以同时可接收八通道信号并进行处理，将模拟信号转化为波形图显示。2、可把数据存储在计算机中进行Matlab绘图，可方便快捷地分析材料特性，制作磁特性曲线图也更为准确，综合处理数据能力比较可靠。3、现有的示波器通道数量一般最多为4通道，并且传输计算及处理数据过程复杂，耽误时间。现有的U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁致伸缩材料磁特性采集装置，其特征为该装置包括液晶显示控制模块、单片机模块、USB采集卡、和运放电路模块；所述的液晶显示控制模块，其组成包括液晶显示控制器、串行闪存、字库芯片、低压差电压调节器、电阻式触摸屏、升压转换器、直流高频升压转换器、肖特基二极管、贴片稳压管、二极管和电阻触摸控制芯片；其中，低压差电压调节器、串行闪存、字库芯片分别和液晶显示控制器相连，液晶显示控制器、低压差电压调节器、升压转换器、电阻触摸控制芯片、贴片稳压管、肖特基二极管分别和电阻式触摸屏相连；二极管和贴片稳压管相连，二极管、肖特基二极管分别和直流高频升压转换器相连；液晶显示控制器、电阻触摸控制芯片分别与单片机模块的单片机相连；串行闪存、字库芯片、电阻触摸控制芯片分别和低压差电压调节器相连；所述的单片机模块，包括单片机、只读存储器、低压降小功率电源、功能监控器、信号收发器、低压差电压调节器、光敏二极管和SD卡座；其中，单片机为核心，其他器件均与其相连；只读存储器、功能监控器、信号收发器、光敏二极管、SD卡座分别和低压差电压调节器相连；所述的运放电路模块包括八组运算放大电路、开关电源、开关电压调节器、功率二极管、电压调节器；开关电源分别与开关电压调节器和功率二极管相连，开关电压调节器与电压调节器相连，功率二极管、电压调节器分别与各组运算放大电路相连，各组运算放大电路分别与前面板信号输入接口、后面板信号输出接口、单片机、USB采集卡相连；开关电压调节器分别与液晶显示控制模块的低压差电压调节器、升压转换器、直流高频升压转换器以及单片机模块的低压降小功率电源、低压差电压调节器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种磁致伸缩材料磁特性采集装置，其特征为该装置包括液晶显示控制模块、单片机模块、USB采集卡、和运放电路模块；所述的液晶显示控制模块，其组成包括液晶显示控制器、串行闪存、字库芯片、低压差电压调节器、电阻式触摸屏、升压转换器、直流高频升压转换器、肖特基二极管、贴片稳压管、二极管和电阻触摸控制芯片；其中，低压差电压调节器、串行闪存、字库芯片分别和液晶显示控制器相连，液晶显示控制器、低压差电压调节器、升压转换器、电阻触摸控制芯片、贴片稳压管、肖特基二极管分别和电阻式触摸屏相连；二极管和贴片稳压管相连，二极管、肖特基二极管分别和直流高频升压转换器相连；液晶显示控制器、电阻触摸控制芯片分别与单片机模块的单片机相连；串行闪存、字库芯片、电阻触摸控制芯片分别和低压差电压调节器相连；所述的单片机模块，包括单片机、只读存储器、低压降小功率电源、功能监控器、信号收发器、低压差电压调节器、光敏二极管和SD卡座；其中，单片机为核心，其他器件均与其相连；只读存储器、功能监控器、信号收发器、光敏二极管、SD卡座分别和低压差电压调节器相连；所述的运放电路模块包括八组运算放大电路、开关电源、开关电压调节器、功率二极管、电压调节器；开关电源分别与开关电压调节器和功率二极管相连，开关电压调节器与电压调节器相连，功率二极管、电压调节器分别与各组运算放大电路相连，各组运算放大电路分别与前面板信号输入接口、后面板信号输出接口、单片机、USB采集卡相连；开关电压调节器分别与液晶显示控制模块的低压差电压调节器、升压转换器、直流高频升压转换器以及单片机模块的低压降小功率电源、低压差电压调节器相连。2.如权利要求1所述的磁致伸缩材料磁特性采集装置，其特征为所述八组运算放大电路的每一组运算放大电路结构相同，所述的运算放大电路为三级运放子电路，三级运放子电路依次连接；其中，第一级运放子电路包括一个运算放大芯片；第二级运放子电路包括两个串联的运算放大芯片；第三级运放子电路包括两个运算放大芯片，它们分别与第二级运放子电路中的第二个运算放大芯片的输出端连接。3.如权利要求1所述的磁致伸缩材料磁特性采集装置，其特征为所述八组运算放大电路具体为：第一级运放子电路的运算放大芯片的2、3号引脚第一路分别接电阻R10...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁玲，曹晓宁，吕稼先，黄文美，王博文，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12