青海师范大学毕业论文

1、PAGE PAGE 10青海师范大学毕业论文论文题目系 别: 物理系 专 业: 物理学 班 级: 10B 学生姓名: XX 学号:20091711226指导教师姓名: XX 职称:教授 最后完成时间: 2014年 5 月 15 日本科毕业论文（设计）题目审批表系别：物理系班级：10B班专业：物理学学生姓名xxx学号20091711226指导教师xxx职称教授所选题目名称：三维磁力和磁场测量系统设计题目来源：与指导教师商定选题理由：大学期间本人在实验室协助老师做一些实验设备操作和维护工作，对一些智能设备的设计方法有了一定的了解和掌握，也积累了一些经验，尤其是结合传感器进行一些物理量的测量和软件开

2、发，通过三维磁力和磁场测量系统设计实验来锻炼自己能力，提高自己研究水平。指导教师意见：论文选题针对性强，具有一定的实践和运用价值，有利于提高学生的实践和创新能力。 2014年3月5日系（部）领导小组意见：2014年3月6日备注：本科毕业论文（设计）中期检查表系别：物理系 班级：10B 专业：物理学论文（设计）题目：三维磁力和磁场测量系统设计姓名xxx 学号20091711226 指导教师xxx 职称教 授 计划完成时间：2015.4.30 毕业论文人（设计）的进度安排：1毕业设计选题时间：2015年3月1日-10日2论文初稿完成时间；2015年4月30日3论文中期检查时间：2015年4月15日

3、-20日4毕业论文定稿时间：2015年5月15日5毕业论文答辩时间：2015年5月21日完成情况：根据论文题目，前提查阅大量文献资料，利用实验室现有装置进行改进和完善,对系统整体设计、数据采集、数据处理等做了详细研究，论文内容基本完成。指导教师意见：根据论文要求，查阅大量文献资料，利用实验室现有装置进行改进和完善,对系统整体设计、数据采集、数据处理等做了详细研究，需进一步完善和修改论文内容。 2015年4月18日备注：本科毕业论文（设计）指导教师评语系别：物理系班级：10B班专业：物理学毕业论文（设计）题目：三维磁力和磁场测量系统设计姓名xxx学号xxx指导教师xxx职称xxx指导教师给分:指

4、导教师评语：本论文在实验室现有磁力和磁场测量系统基础上进行改进和优化系统，并设计了一种三维磁力和磁场测量系统，该系统利用运动控制模块驱动测量悬臂按照设定的路径运动，使固定在悬臂上的力传感器和霍尔传感器检测磁体之间的作用力和磁体表面的磁场信号，通过数据采集模块实时采集力和磁场信号，并送给工控机软件保存，通过运算处理后以图形的形式、同步直接输出显示在计算机屏幕上。实验测试表明，该系统能实时精确测量三维磁力和三维磁场分布。 论文实验设计合理，方案可行，数据丰富，结果分析透彻。 论文章节安排合理，内容比较充实，科学规范，可反映出该同学做了大量前期工作，理论和实验技能基础较扎实。2015年5月21日毕业

5、论文（设计）分工情况：（多人合作研究时填写）备注：本科毕业论文（设计）答辩记录表系别：物理系班级：10B班专业：物理学毕业论文（设计）题目：三维磁力和磁场测量系统设计学生姓名xxx学号20091711226 指导教师xxx职称教 授答辩委员会名单： 姜占才 唐新科 袁海良 李 涛 李金林 梁文英马 俊 万存忠 王蕴杰 答辩委员会评语： 论文对实验室现有磁力和磁场测量系统基础上进行改进和优化系统，并设计了一种三维磁力和磁场测量系统，系统利用运动控制模块、数据采集模块等实时采集力和磁场信号，并送给工控机软件保存，通过运算处理后以图形的形式、同步直接输出显示在计算机屏幕上，系统能实时精确测量三维磁力

6、和三维磁场分布。论文章节安排合理，内容较充实，科学规范，实验设计合理，结果分析清楚，可反映出该同学理论和实验技能基础比较扎实。论文答辩语言流畅，表达清楚，工作有成效，已达到本科毕业优秀论文的基本要求。答辩委员会主任：2014年5月21日答辩委员会给分： 指导教师给分： 毕业论文（设计）最终得分： 备注：摘要：磁力和磁场在磁悬浮力特性的精确测量具有广泛的应用。本文在实验室现有磁力和磁场测量系统基础上通过改进和优化系统，并设计了一种三维磁力和磁场测量系统，该系统利用运动控制模块驱动测量悬臂按照设定的路径运动，使固定在悬臂上的力传感器和霍尔传感器检测磁体之间的作用力和磁体表面的磁场信号，通过数据采集

7、模块实时采集力和磁场信号，并送给工控机软件保存，通过运算处理后以图形的形式、同步直接输出显示在计算机屏幕上。实验测试表明，该系统能实时精确测量三维磁力和三维磁场分布。 关键词：磁力； 磁场分布； 数据采集；传感器 说明: 中文摘要：和关键词：字号:三号，字体：宋体 英文“Abstract:”和“Keywords:” 字号:三号，字体:Times New Roman Abstract: The accurate measurement of magnetic and magnetic levitation force characteristics in the magnet with a wi

8、de range of applications. This paper focuses on the improvement and optimization of system in the laboratory existing magnetic and magnetic field measurement system, and designs a three-dimensional magnetic force and magnetic field measurement system, the system uses the motion control module drivin

9、g measurement of cantilever in accordance with the path set, the fixed on the cantilever force sensor magnetic signals between the device and Hall sensor magnet force and the surface of the magnet, acquisition module real-time acquisition of force and magnetic signals through the data, and then sent

10、 to the computer software to save, by computing processing in graphical form, synchronous output directly displayed on the computer screen. Experimental tests show that the system can real-time, accurate measurement and 3D magnetic field distribution. Keywords: magnetic; magnetic field distribution;

11、 data acquisition; sensor 1 引言 ( 注：各级标题字号均为：四号，字体：宋体，加粗；正文：字号均为：四号，字体：宋体，行距：1.5倍行距，有英文、字符等符号时，正文整体选择字体：Times New Roman 即可) xxx是人们最关注的高新技术之一。目前有四种类型的磁悬浮，一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，三是我们国家开发的永磁磁悬浮，四是基于REBCO 块材的高温超导磁悬浮。前两种磁悬浮都需要通过电力来提供磁悬浮动力，而后两种则是用超导材料和永磁材料、或永磁材料与永磁材料之间的相互作用力来实现磁悬浮，不需要任何其它动力支持。虽然

12、这几种实现磁悬浮的技术原理和方法不同，但是在磁悬浮系统的设计和应用过程中，其磁悬浮力大小和磁悬浮系统的稳定性是设计时必须考虑的重要参数。因此，对系统磁悬浮力特性的精确测量具有非常重要的意义。 在磁悬浮力测试方面，各研究单位基本上用的都是一维的磁力测试装置，如美国Cornell 大学、休斯顿大学、日本的国际超导研究中心，中国的北京有色金属研究总院、西北有色金属研究院、西南交通大学、兰州大学等，其中只有较少的单位具有测量二维或三维磁力的条件，如西南交通大学和陕西师范大学，而且各单位的磁悬浮力测试装置基本上都是自己制作的，在块状高温超导体磁悬浮力测量装置及测试方法、便携式压力测量装置、磁力测量演示装

13、置、压力测量变换器、横向力测量装置等专利技术中，都只能测量一个方向力的大小；专利高温超导磁悬浮测试方法、高温超导磁悬浮性能测试装置及使用该装置的测试方法等能测量二个方向力的大小。在三维磁力测试方面，目前，功能比较齐全的装置是陕西师范大学发明的三维空间磁场与磁力测试装置1，虽然该装置能够很好的测量出磁体或超导体在三个方向的受力，但由于其在磁力测量时，采用了一个拉压力传感器对Z轴力的测量，4个压力传感器分别对X和Y方向力的测量，共用了5个力传感器来实现对三维磁力的测量。在该装置中，力的测量部分设计较复杂、引线较多，特别是对一个水平方向力的测量采用了两个压力传感器，使得对该方向实际受力的分析难度加大

14、，工作效率不高。本文在实验室现有磁力和磁场测量系统基础上通过改进和优化系统，并设计了一种能够方便、高效、准确测量三维磁力和磁场测量系统。 2 三维磁力和磁场测量系统总体设计 本文设计的系统主要由测量用数控平台2,3、数据采集系统4、工控机、运动控制系统5-7等组成。如图1为系统总体结构框图，系统中用三维力传感器来测量磁体与磁体之间的相互作用力，三维霍耳传感器测量磁体在空间的磁场分布。在测试系统中所有数据来自外部现场信号，这些信号通过NI数据采集系统获得，因此，系统中数据采集部分显得极为重要，而作为数据采集的核心器件A/D转换器集成在数据采集卡上，采用软件触发的工作方式，利用查询方式进行数据传输

15、，其中输送到A/D输入端的信号质量和稳定性直接影响最终的数据质量。根据文献4567，为了实现数控平台上测试机械部件的运动控制，通过工控机软件平台，利用菜单命令或工具按钮给控制卡发出要相应的命令，控制卡接收到该命令后在内部做相应的处理和运算，然后给驱动器发出一定频率的脉冲和方向指令，驱动器对板卡发来的位置指令信号经过PID等控制运算后输出电压信号，产生马达力矩使电机按照指令运转，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较调整转子转动的角度带动测试机构运动。 根据不同的测量需要，运动控制系统实现了对机械部件运动路径的自动控制，固定在机械部件上传感器在运动的过程中，对现场

16、被测信号进行实时检测，经信号调理器和数据采集卡对信号进行必要的调理、采集，利用工控机上相应的处理软件对最终数据保存，做进一步分析、处理和打印输出。 PCI总线数控平台工控机运动控制系统第n路第1路. 传感器驱动器及电机悬臂、样品盒、测试盒第1路第n路数据采集系统.信号调理器图1 三维磁力和磁场测量系统总体结构框图 （注： 图注字号：小四号，居中；图要居中）2.1 系统各功能模块的介绍 2.1.1 力传感器 xxxxxxxxx2.1.2 霍尔传感器 xxxxxxxxx2.1. 3 数据采集系统 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。 2.1.4 运动控制系统 xxxxxxxx

17、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。 3 系统软件设计 xxxxxxxxxxxxxxxx。3.1 xxxxxxx 3.1.1 xxxxxxx xxxxxxxxxx。 3.1.2 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。xxxxxxx3.1.3 xxxxxxxx xxxxxxxx。4 xxxxxx4.1 xxxxxx 4.2 xxxxxxxx xxxxxxx 5 结论 xxxxxxxxxxxx 参考文献： 1 张三, 三维空间磁场与磁力测试装置. 国家发明专利. 200410073501.9. 2008.1-3. 2 W.M. Yang，X.X. Chao, Z.B. Shu, et al. A levitation force and magnetic field distribution measurement system in three dimensions, Physic