本发明专利技术公开了铁磁材料磁滞回线的测量装置及其应用方法。所述铁磁材料磁滞回线的测量装置包括：励磁电路、控制电路、积分电路、采样电阻电路、液晶显示电路、按键检测电路、示波器。所述方法中，通过单片机编程设置励磁电压、励磁电阻的步进值，示波器显示测量的磁滞回线，上位机根据磁滞回线测量分析铁磁材料的矫顽力、剩磁感应强度、最大磁场、最大磁感应强度及磁滞损耗。本发明专利技术以程控方式代替原有的机械式开关和手动旋钮式开关控制方式，解决了旋钮开关触点容易接触不良、档位容易松动等缺点，使用该发明专利技术研制的实验仪器可提升实验设备的可靠性与使用寿命；程控的方式使励磁电压的步进值小，励磁电压档位多，测量精度更高，实用性与准确性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了，属于磁滞回线测量的
技术介绍
“铁磁材料磁化特性研究”是物理实验中一个经典的实验项目，通过该实验可了解到铁磁质在磁场中磁化原理与磁化规律，并可测定样品的磁滞回线，确定其矫顽力、剩磁感应强度、最大磁场、最大磁感应强度及磁滞损耗等重要的物理参数，认识到铁磁材料在制造永久磁铁、电机、变压器、电磁铁等方面存在的重要实用价值。现阶段各高校实验室使用的陈旧不变的实验仪器存在数据单一、功能不足、老化损坏等种种缺陷，其手动或者半自动的方式已经略显繁琐，自动化的程度很低，已经满足不了技术发展的要求。以南京航空航天大学物理实验中心为例，在“铁磁材料磁化特性研究实验”中使用的磁滞回线测试仪是由杭州天皇电器设备厂生产的TH-MHC型磁滞回线实验仪，该实验仪采用机械旋钮操作档位的选择，长时间使用后旋钮会发生松动，可靠性很差，且机械旋钮的档位十分有限，产生的数据单一、功能不足，无法得到精确的磁滞回线，且该仪器自投入使用至今已经面临老化损坏、更新换代的局面。已经远远无法适应科技潮流和大学生实验教学的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案 铁磁材料磁滞回线的测量装置，包括励磁电路、控制电路、 积分电路、采样电阻电路、液晶显示电路、按键检测电路、示波器；其中 所述控制电路的输入端与按键检测电路的输出端连接，第一输出端与励磁电路的第一输入端连接，第二输出端与采样电阻电路的第一输入端连接，第三输出端与液晶显示电路连接； 所述励磁电路的第二输入端接市电信号，输出端与铁磁材料初级线圈的一端连接；所述采样电阻电路的第二输入端与铁磁材料初级线圈的另一端连接，输出端与示波器的第一信号通道连接； 所述积分电路的正相输入端、负相输入端分别与铁磁材料次级线圈的两端连接，输出端与示波器的第二信号通道连接。所述铁磁材料磁滞回线的测量装置中，励磁电路包括变压器、有源低通滤波器、数模转换电路、功率放大电路；其中所述变压器与有源低通滤波器依次连接，所述有源低通滤波器的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与功率放大电路的输入端连接。所述铁磁材料磁滞回线的测量装置中，按键检测电路包括励磁电压增大按键、励磁电压减小按键、采样电阻增大按键、采样电阻减小按键、自动手动切换按键。所述铁磁材料磁滞回线的测量装置中，数模转换器选用了 DAC0832芯片，控制电路为AT89S52单片机及其外围电路。所述铁磁材料磁滞回线的测量装置中，控制电路通过通信电路与上位机连接，所述控制电路将当前时刻励磁电压数据、采样电阻数据传送至上位机。所述铁磁材料磁滞回线测量装置的应用方法，具体实施如下 步骤1，根据测量精度对控制电路的芯片编程设置励磁电压步进值、采样电阻步进值，使得控制电路在按键检测电路有按键按下时励磁电压、采样电阻按照步进值逐步增大或者减小；、 步骤2，将待测铁磁材料初级线圈的两端分别与功率放大电路的输出端、采 样电阻电路的输入端连接，将待测铁磁材料次级线圈与积分电路的输入端连接； 步骤3，按下自动手动切换按键选择测量方式当选择自动测量方式时，铁磁材料磁滞回线测量装置自动测量磁滞回线；当选择手动测量方式时，铁磁材料磁滞回线测量装置根据按键操作逐步生成磁滞回线； 步骤4，上位机通过通信模块获取励磁电压数据、励磁电阻数据，实现对铁磁材料的矫顽力、剩磁感应强度、最大磁场、最大磁感应强度及磁滞损耗测量和分析。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果以程控方式代替原有的机械 式开关和手动旋钮式开关控制方式，解决了旋钮开关触点容易接触不良、档位容易松动等缺点，使用该专利技术研制的实验仪器可提升实验设备的可靠性与使用寿命；程控的方式使励磁电压的步进值小，励磁电压档位多，测量精度更高，实用性与准确性更好。附图说明图I为铁磁材料磁滞回线测量装置的模块图。图2为有源低通滤波器的电路图。图3为数模转换电路的电路图。图4为功率放大电路的电路图。图5为采样电阻电路的电路图。图6为铁磁材料磁滞回线测量装置的工作流程示意图。图中标号说明R1至R31为第一至第三^^一电阻，Cl至C6为第一至第六电容，U1、U2、U4均为LM741运算放大器，U3为DAC0832芯片，U5、U6均为CD4051芯片，Dl、D2为第一、二二极管，Ql至Q9为第一至第九三极管，Tl为变压器。具体实施例方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明 铁磁材料磁滞回线的测量装置如图I所示，包括励磁电路、控制电路、积分电路、采样电阻电路、液晶显示电路、按键检测电路。控制电路的输入端与按键检测电路的输出端连接，第一输出端与励磁电路的第一输入端连接，第二输出端与米样电阻电路的第一输入端连接，第三输出端与液晶显示电路连接；励磁电路的第二输入端接市电信号，输出端与铁磁材料初级线圈的一端连接；采样电阻电路的第二输入端与铁磁材料初级线圈的另一端连接，输出端与示波器的第一信号通道连接；积分电路的正相输入端、负相输入端分别与铁磁材料次级线圈的两端连接，输出端与示波器的第二信号通道连接。励磁电路包括变压器、有源低通滤波器、数模转换电路、功率放大电路。变压器与有源低通滤波器依次连接，有源低通滤波器的输出端与数模转换电路的输入端连接，数模转换电路的输出端与功率放大电路的输入端连接。有源低通滤波器的电路图如图2所示，电阻1 1、1 2、1 3、1 4和电容02、03以及运算放大器Ul组成低通滤波电路，220V、50Hz的交流电经过降压变压器Tl后经过该低通滤波器，滤除波形中的高次谐波，获得电压幅值为5V左右的纯净的正弦波。C1、C4为分压电容。数模转换电路的电路图如图3所示，数模转换器DAC0832，电阻R6、R7、R8和运算放大器U2组成了数模转换电路，DAC0832采用直通的接法，即控制脚CS、XFER、WR1、WR2接低电平，ILE接高电平。运放UA741起到将DAC0832电流输出转换为电压输出的作用。数 据线DO D7接AT89S52单片机的Pl 口，通过改变单片机Pl 口的输出的八位数字量，就可以改变输出电压幅值的大小，从而实现了数字量到模拟量的转化。功率放大电路的电路图如图4所示，U4的输入端与U3的输出端连接，三极管构建的功率放大电路采用三级结构，由R9、R10、R11、R12、D1、D2、Q1、Q5组成的第一级采用了可消除交越失真的OCL (无输出电容功率放大电路)电路，当电路处于静态时，D1，D2的导通压降略大于Ql和Q5发射结开启电压之和，从而使两只管子处于微导通状态，都有一个极小的基极电流，这样，即使输入电压很小，总能保证至少一只晶体管导通，从而消除了交越失真。后两级均采用基本的OCL电路，其中最后一级由两组并联分流。采样电阻电路的电路图如图5所示，U5、U6公共端相连，控制线A、B、C相连后分别接单片机P2. 0、P2. 1、P2. 2 口，U5的INH端接P2. 3 口，再经过一个三极管Q9构成的反向器接到U6的INH端。通过控制P2. 0 - P2. 3 口的输出量可以控制采样电阻的大小，芯片供电VCC = +5V,GND = 0,VEE = -12V，则0 5V的数字信号可控制-12本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.铁磁材料磁滞回线的测量装置，其特征在于包括励磁电路、控制电路、 积分电路、采样电阻电路、液晶显示电路、按键检测电路、示波器；其中 所述控制电路的输入端与按键检测电路的输出端连接，第一输出端与励磁电路的第一输入端连接，第二输出端与采样电阻电路的第一输入端连接，第三输出端与液晶显示电路连接； 所述励磁电路的第二输入端接市电信号，输出端与铁磁材料初级线圈的一端连接；所述采样电阻电路的第二输入端与铁磁材料初级线圈的另一端连接，输出端与示波器的第一信号通道连接； 所述积分电路的正相输入端、负相输入端分别与铁磁材料次级线圈的两端连接，输出端与示波器的第二信号通道连接。2.根据权利要求I所述的铁磁材料磁滞回线的测量装置，其特征在于所述励磁电路包括变压器、有源低通滤波器、数模转换电路、功率放大电路；其中所述变压器与有源低通滤波器依次连接，所述有源低通滤波器的输出端与数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端与功率放大电路的输入端连接。3.根据权利要求I所述的铁磁材料磁滞回线的测量装置，其特征在于所述按键检测电路包括励磁电压增大按键、励磁电压减小按键、采样电阻增大按键、采样电阻减小按键、自动手动切换按键。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵继，朱彦菘，孙立，曾庆化，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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