[發明專利]基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置

有效

• 申請號: 201310131952.2
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103235273A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 陳勝銘;羅迎社;鄧瑞基;羅樹凌;鄧旭華;鄧彪;李卉;張永忠;任嘉
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置。

背景技術

研究表明，有缺陷的高聚物以一定的速度拉伸時，會在裂口周圍產生一定的溫升，同時伴生一定強度的磁場。為了進一步研究該磁場與拉伸時產生的溫升之間的關系，需要在自動控制拉伸速度的同時，對試件的溫升與磁感應強度進行同步測量，并以時間同步方式保存所有的測量數據：拉力、位移量、磁感應強度、溫度(圖像數據)，以研究并確定它們之間的關系。

公開號為CN101261245A的專利，其名稱為含缺陷流變體熱致磁效應采集與測試系統(申請號為200810031098)，提出了一種磁場檢測方案，是基于霍爾傳感器陣列采集磁場數據，這種方案存在的最大問題是結構復雜，需要構造傳感器陣列，而且需要復雜的供電電路和控制電路為傳感器服務；另外這種傳感器只能測量一個方向的磁場數據，無法檢測三維磁感應數據，因此局限性大。

因此，有必要設計一種全新的磁場測量裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置，該基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置采用多個具有三維磁場信號輸出的傳感器，并在多路選擇器和模數轉換器的配合下實現多點位、三維磁場檢測，結構簡單，易于控制，易于實施。

發明的技術解決方案如下：

一種基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置包括單片機、磁傳感器、多路選擇器、模數轉換器、磁滯效應消除電路和串口通信電路；

所述的磁傳感器為5個，對稱設置于PCB正面的5個點位上，且其中的4個設置在PCB板的四角處，另一個設置在PCB板的中央；每一個磁傳感器具有3個信號輸出通道，分別輸出X、Y、Z三個方向的磁感應信號；

磁傳感器依次通過多路選擇器和模數轉換器與單片機的輸入接口連接；多路選擇器的通道選擇端接單片機的輸出端口；

磁滯效應消除電路的兩個輸入端分別接單片機的復位端和置位端(set8和reset8)；復位端和置位端均為單片機的IO端口；磁滯效應消除電路的輸出端與磁傳感器中的脈沖極化電路相連；

單片機通過所述的串口通信電路與上位機連接。

所述的磁傳感器采用HMC2003芯片，所述的多路選擇器包括3個多路開關：即第一多路開關、第二多路開關和第三多路開關，模擬多路開關采用具有8路信號輸入通道和1個信號輸出通道的74HC4051芯片；模數轉換器采用十六位的ADS7825芯片；ADS7825芯片具有四個模擬信號輸入端；

5個磁傳感器的X信號輸出通道分別與第一多路開關的5個信號輸入通道相接；

5個磁傳感器的Y信號輸出通道分別與第二多路開關的5個信號輸入通道相接；

5個磁傳感器的Z信號輸出通道分別與第三多路開關的5個信號輸入通道相接；

3個多路開關的3個信號輸出通道分別與模數轉換器的3個模擬信號輸入端相接；

3個多路開關的三個數字選擇端對應并聯。

磁滯效應消除電路為基于功率MOSFET管的脈沖產生電路，功率MOSFET管采用IRF7106芯片；

IRF7106芯片的5-8腳短接后通過第一電容(C83)與磁傳感器中的脈沖極化電路相接；

IRF7106芯片的1腳和3腳分別接地和直流電源正端VCC1；

IRF7106芯片的2腳(G1)接所述的復位端(reset8)；

單片機的另一個IO端口作為置位端(set8)，置位端(set8)通過第一電阻(R81)接NPN型的三極管(Q18)的基極；三極管(Q18)的射極接地，三極管(Q18)的集電極通過第二電阻(R82)接VCC1；三極管(Q18)的集電極還通過第二電容(C81)接IRF7106芯片的4腳(G2端)；IRF7106芯片的4腳與VCC1之間接有第三電阻(R83)；VCC1與地之間接有第三電容(C82)。

串口通信電路采用專用通信器件MAX232，單片機采用STC89C54RD芯片。

有益效果：

本發明的基于板材拉伸熱致磁效應的五點位三維磁場測量裝置，采用分布在不同點位處的5個三維磁傳感器(HMC2003芯片)檢測磁場信號，并采用基于74HC4051芯片的多路模擬多路開關實現數據切換，再采用模數轉換器將模擬信號轉換成數字信號輸出到單片機中，完成多點位三維磁場數據的采集。