空间动态磁场测量装置的研制

论文题目: 空间动态磁场测量装置的研制

论文类型: 硕士论文

论文专业: 生物医学工程

作者: 周凯

导师: 王明时

关键词: 磁场测量,虚拟仪器,数据采集

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 磁场测量技术是研究与磁现象有关物理现象的重要手段,己经逐渐形成为一门独立的科学。在国防建设、科学研究、日常生活、工业生产等领域,磁场测量常常起着决定性的作用,精度的高低、测量手段的难易、以及经济性等诸方面的因素,将直接关系到测量仪器的实用性、可推广性。因此,研究和发展高精度、稳定性好、灵敏度强、使用简单、成本低廉的磁场测量仪器有着深远的意义。本文介绍了通过对磁场中各点进行采集、分析、处理,进而完成磁场分布测量的设计过程。作者提出了基于数据采集卡的硬件平台,在LabVIEW虚拟仪器软件环境下,进行测量系统的开发设计方案。利用计算机的强大功能,进行数据处理,实现了实时测量曲线显示、大容量数据的存储及平面上磁场的重建等功能,并已在脉冲磁场发生器的线圈绕组外部磁场的测量中运用,取得了初步的成功。论文首先介绍了磁场测量方法与测量仪器研究的发展概况,接下来介绍了本测量装置设计理论依据和虚拟仪器的思想、发展概况,然后对硬件平台的原理、设计和实现加以介绍。在已有检测线圈设计理论的基础上,作者提出并完成了三维检测线圈的设计,实践证明该设计弥补了单一线圈测量的不足,提高了测量精度。本文的第四章,介绍了软件系统的总体设计、相关技术和具体功能的设计实现,这是本论文的关键部分。在系统应用实例部分,介绍了脉冲磁场发生器密绕线圈绕组外部磁场的测量情况,给出了实测得到的信号曲线和平面上磁场重建的结果,同时分析了误差产生的原因。最后,进行了课题的总结和展望。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 磁场测量技术发展历程

1.2 磁场测量的方法

1.2.1 磁场测量技术方法的研究现状

1.2.2 磁场测量技术方法的发展趋势

1.3 本文所作的工作

第二章 磁场相关理论及虚拟仪器

2.1 空心圆柱线圈磁场强度 B 分布的理论计算

2.1.1 磁场强度B 分布计算的理论基础?

2.1.2 磁场的存在性分析?

2.1.3 磁场分析和计算的方法

2.2 空心圆柱电磁场的检测

2.2.1 当前磁测量传感器的特点及分析?

2.2.2 “点”磁场检测线圈的参数计算?

2.2.2.1 检测线圈的尺寸要求

2.2.2.2 检测线圈常数的确定

2.3 虚拟仪器系统

2.3.1 仪器的发展历史

2.3.2 虚拟仪器介绍

2.3.3 虚拟仪器与传统仪器的比较

2.3.4 虚拟仪器系统结构

2.3.5 虚拟仪器的软件开发平台

2.3.6 基于PC 总线虚拟仪器必须解决的问题

2.3.7 虚拟仪器的广泛应用

第三章 硬件平台的原理、设计和实现

3.1 总体电路设计

3.2 测量探头

3.2.1 “点”磁场检测线圈的改进

3.2.2 “点”磁场检测线圈的标定

3.2.2.1 载流线圈的磁场理论值的计算

3.2.2.2 载流线圈的磁场的测量值

3.3 信号调理电路

3.4 数据采集卡

3.4.1 工作原理

3.4.2 采集卡驱动程序

3.4.3 本设计中选用的数据采集卡

第四章 测量系统软件的设计实现

4.1 软件开发环境——LabVIEW简介

4.1.1 概述

4.1.2 LabVIEW 的特点

4.1.3 外部扩展硬件的驱动程序

4.2 系统软件的具体实现

4.2.1 系统软件总体框图

4.2.2 系统流程图

4.2.2.1 采集显示处理部分主程序

4.2.2.2 相关子程序

4.2.2.3 磁场重建部分

4.3 仪器面板的设计

4.3.1 虚拟仪器(软)面板的设计原则

4.3.2 仪器主面板的设计

4.4 软件功能的设计实现

4.4.1 数据采集显示部分

4.4.2 数字滤波设计

4.4.3 磁场重建部分

第五章 系统应用实例及结果

5.1 实验设计

5.2 实验设备

5.2.1 三坐标电动平移台

5.2.2 数字特斯拉计

5.3 测量结果

5.3.1 “点”测量结果

5.3.2 平面磁场的重建

总结及展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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