青海師范大學(xué)畢業(yè)論文

1、PAGE PAGE 10青海師范大學(xué)畢業(yè)論文論文題目系 別: 物理系 專 業(yè): 物理學(xué) 班 級(jí): 10B 學(xué)生姓名: XX 學(xué)號(hào):20091711226指導(dǎo)教師姓名: XX 職稱:教授 最后完成時(shí)間: 2014年 5 月 15 日本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目審批表系別：物理系班級(jí)：10B班專業(yè)：物理學(xué)學(xué)生姓名xxx學(xué)號(hào)20091711226指導(dǎo)教師xxx職稱教授所選題目名稱：三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目來(lái)源：與指導(dǎo)教師商定選題理由：大學(xué)期間本人在實(shí)驗(yàn)室協(xié)助老師做一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作和維護(hù)工作，對(duì)一些智能設(shè)備的設(shè)計(jì)方法有了一定的了解和掌握，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)，尤其是結(jié)合傳感器進(jìn)行一些物理量的測(cè)量和軟件開

2、發(fā)，通過三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)鍛煉自己能力，提高自己研究水平。指導(dǎo)教師意見：論文選題針對(duì)性強(qiáng)，具有一定的實(shí)踐和運(yùn)用價(jià)值，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。 2014年3月5日系（部）領(lǐng)導(dǎo)小組意見：2014年3月6日備注：本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表系別：物理系 班級(jí)：10B 專業(yè)：物理學(xué)論文（設(shè)計(jì)）題目：三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名xxx 學(xué)號(hào)20091711226 指導(dǎo)教師xxx 職稱教 授 計(jì)劃完成時(shí)間：2015.4.30 畢業(yè)論文人（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：1畢業(yè)設(shè)計(jì)選題時(shí)間：2015年3月1日-10日2論文初稿完成時(shí)間；2015年4月30日3論文中期檢查時(shí)間：2015年4月15日

3、-20日4畢業(yè)論文定稿時(shí)間：2015年5月15日5畢業(yè)論文答辯時(shí)間：2015年5月21日完成情況：根據(jù)論文題目，前提查閱大量文獻(xiàn)資料，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有裝置進(jìn)行改進(jìn)和完善,對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等做了詳細(xì)研究，論文內(nèi)容基本完成。指導(dǎo)教師意見：根據(jù)論文要求，查閱大量文獻(xiàn)資料，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有裝置進(jìn)行改進(jìn)和完善,對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等做了詳細(xì)研究，需進(jìn)一步完善和修改論文內(nèi)容。 2015年4月18日備注：本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)系別：物理系班級(jí)：10B班專業(yè)：物理學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名xxx學(xué)號(hào)xxx指導(dǎo)教師xxx職稱xxx指導(dǎo)教師給分:指

4、導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：本論文在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一種三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用運(yùn)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)測(cè)量懸臂按照設(shè)定的路徑運(yùn)動(dòng)，使固定在懸臂上的力傳感器和霍爾傳感器檢測(cè)磁體之間的作用力和磁體表面的磁場(chǎng)信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集力和磁場(chǎng)信號(hào)，并送給工控機(jī)軟件保存，通過運(yùn)算處理后以圖形的形式、同步直接輸出顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)精確測(cè)量三維磁力和三維磁場(chǎng)分布。 論文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，方案可行，數(shù)據(jù)豐富，結(jié)果分析透徹。 論文章節(jié)安排合理，內(nèi)容比較充實(shí)，科學(xué)規(guī)范，可反映出該同學(xué)做了大量前期工作，理論和實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)較扎實(shí)。2015年5月21日畢業(yè)

5、論文（設(shè)計(jì)）分工情況：（多人合作研究時(shí)填寫）備注：本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表系別：物理系班級(jí)：10B班專業(yè)：物理學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名xxx學(xué)號(hào)20091711226 指導(dǎo)教師xxx職稱教 授答辯委員會(huì)名單： 姜占才 唐新科 袁海良 李 濤 李金林 梁文英馬 俊 萬(wàn)存忠 王蘊(yùn)杰 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 論文對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一種三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)利用運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等實(shí)時(shí)采集力和磁場(chǎng)信號(hào)，并送給工控機(jī)軟件保存，通過運(yùn)算處理后以圖形的形式、同步直接輸出顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)精確測(cè)量三維磁力

6、和三維磁場(chǎng)分布。論文章節(jié)安排合理，內(nèi)容較充實(shí)，科學(xué)規(guī)范，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，結(jié)果分析清楚，可反映出該同學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)比較扎實(shí)。論文答辯語(yǔ)言流暢，表達(dá)清楚，工作有成效，已達(dá)到本科畢業(yè)優(yōu)秀論文的基本要求。答辯委員會(huì)主任：2014年5月21日答辯委員會(huì)給分： 指導(dǎo)教師給分： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）最終得分： 備注：摘要：磁力和磁場(chǎng)在磁懸浮力特性的精確測(cè)量具有廣泛的應(yīng)用。本文在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一種三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用運(yùn)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)測(cè)量懸臂按照設(shè)定的路徑運(yùn)動(dòng)，使固定在懸臂上的力傳感器和霍爾傳感器檢測(cè)磁體之間的作用力和磁體表面的磁場(chǎng)信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集

7、模塊實(shí)時(shí)采集力和磁場(chǎng)信號(hào)，并送給工控機(jī)軟件保存，通過運(yùn)算處理后以圖形的形式、同步直接輸出顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)精確測(cè)量三維磁力和三維磁場(chǎng)分布。 關(guān)鍵詞：磁力； 磁場(chǎng)分布； 數(shù)據(jù)采集；傳感器 說明: 中文摘要：和關(guān)鍵詞：字號(hào):三號(hào)，字體：宋體 英文“Abstract:”和“Keywords:” 字號(hào):三號(hào)，字體: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：各級(jí)標(biāo)題字號(hào)均為：四號(hào)，字體：宋體，加粗；正文：字號(hào)均為：四號(hào)，字體：宋體，行距：1.5倍行距，有英文、字符等符號(hào)時(shí)，正文整體選擇字體：Times New Roman 即可) xxx是人們最關(guān)注的高新技術(shù)之一。目前有四種類型的磁懸浮，一是以德國(guó)為代表的常導(dǎo)電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮，三是我們國(guó)家開發(fā)的永磁磁懸浮，四是基于REBCO 塊材的高溫超導(dǎo)磁懸浮。前兩種磁懸浮都需要通過電力來(lái)提供磁懸浮動(dòng)力，而后兩種則是用超導(dǎo)材料和永磁材料、或永磁材料與永磁材料之間的相互作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)磁懸浮，不需要任何其它動(dòng)力支持。雖然

12、這幾種實(shí)現(xiàn)磁懸浮的技術(shù)原理和方法不同，但是在磁懸浮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，其磁懸浮力大小和磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要參數(shù)。因此，對(duì)系統(tǒng)磁懸浮力特性的精確測(cè)量具有非常重要的意義。 在磁懸浮力測(cè)試方面，各研究單位基本上用的都是一維的磁力測(cè)試裝置，如美國(guó)Cornell 大學(xué)、休斯頓大學(xué)、日本的國(guó)際超導(dǎo)研究中心，中國(guó)的北京有色金屬研究總院、西北有色金屬研究院、西南交通大學(xué)、蘭州大學(xué)等，其中只有較少的單位具有測(cè)量二維或三維磁力的條件，如西南交通大學(xué)和陜西師范大學(xué)，而且各單位的磁懸浮力測(cè)試裝置基本上都是自己制作的，在塊狀高溫超導(dǎo)體磁懸浮力測(cè)量裝置及測(cè)試方法、便攜式壓力測(cè)量裝置、磁力測(cè)量演示裝

13、置、壓力測(cè)量變換器、橫向力測(cè)量裝置等專利技術(shù)中，都只能測(cè)量一個(gè)方向力的大??；專利高溫超導(dǎo)磁懸浮測(cè)試方法、高溫超導(dǎo)磁懸浮性能測(cè)試裝置及使用該裝置的測(cè)試方法等能測(cè)量二個(gè)方向力的大小。在三維磁力測(cè)試方面，目前，功能比較齊全的裝置是陜西師范大學(xué)發(fā)明的三維空間磁場(chǎng)與磁力測(cè)試裝置1，雖然該裝置能夠很好的測(cè)量出磁體或超導(dǎo)體在三個(gè)方向的受力，但由于其在磁力測(cè)量時(shí)，采用了一個(gè)拉壓力傳感器對(duì)Z軸力的測(cè)量，4個(gè)壓力傳感器分別對(duì)X和Y方向力的測(cè)量，共用了5個(gè)力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維磁力的測(cè)量。在該裝置中，力的測(cè)量部分設(shè)計(jì)較復(fù)雜、引線較多，特別是對(duì)一個(gè)水平方向力的測(cè)量采用了兩個(gè)壓力傳感器，使得對(duì)該方向?qū)嶋H受力的分析難度加大

14、，工作效率不高。本文在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了一種能夠方便、高效、準(zhǔn)確測(cè)量三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。 2 三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由測(cè)量用數(shù)控平臺(tái)2,3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4、工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)5-7等組成。如圖1為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)中用三維力傳感器來(lái)測(cè)量磁體與磁體之間的相互作用力，三維霍耳傳感器測(cè)量磁體在空間的磁場(chǎng)分布。在測(cè)試系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)來(lái)自外部現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，這些信號(hào)通過NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得，因此，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集部分顯得極為重要，而作為數(shù)據(jù)采集的核心器件A/D轉(zhuǎn)換器集成在數(shù)據(jù)采集卡上，采用軟件觸發(fā)的工作方式，利用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

15、，其中輸送到A/D輸入端的信號(hào)質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響最終的數(shù)據(jù)質(zhì)量。根據(jù)文獻(xiàn)4567，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控平臺(tái)上測(cè)試機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)控制，通過工控機(jī)軟件平臺(tái)，利用菜單命令或工具按鈕給控制卡發(fā)出要相應(yīng)的命令，控制卡接收到該命令后在內(nèi)部做相應(yīng)的處理和運(yùn)算，然后給驅(qū)動(dòng)器發(fā)出一定頻率的脈沖和方向指令，驅(qū)動(dòng)器對(duì)板卡發(fā)來(lái)的位置指令信號(hào)經(jīng)過PID等控制運(yùn)算后輸出電壓信號(hào)，產(chǎn)生馬達(dá)力矩使電機(jī)按照指令運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度帶動(dòng)測(cè)試機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)不同的測(cè)量需要，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)路徑的自動(dòng)控制，固定在機(jī)械部件上傳感器在運(yùn)動(dòng)的過程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)

16、被測(cè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行必要的調(diào)理、采集，利用工控機(jī)上相應(yīng)的處理軟件對(duì)最終數(shù)據(jù)保存，做進(jìn)一步分析、處理和打印輸出。 PCI總線數(shù)控平臺(tái)工控機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第n路第1路. 傳感器驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)懸臂、樣品盒、測(cè)試盒第1路第n路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).信號(hào)調(diào)理器圖1 三維磁力和磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 （注： 圖注字號(hào)：小四號(hào)，居中；圖要居中）2.1 系統(tǒng)各功能模塊的介紹 2.1.1 力傳感器 xxxxxxxxx2.1.2 霍爾傳感器 xxxxxxxxx2.1. 3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。 2.1.4 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) xxxxxxxx

17、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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 結(jié)論 xxxxxxxxxxxx 參考文獻(xiàn)： 1 張三, 三維空間磁場(chǎng)與磁力測(cè)試裝置. 國(guó)家發(fā)明專利. 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