三維五點位微弱磁場測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、高聚物結(jié)構(gòu)材料在合成、加工、制備及以后的儲運、使役過程中通常會存在或形成一定數(shù)量的微缺陷（夾雜、微裂紋、微孔洞等），這些微缺陷在外部環(huán)境和荷載條件下，會演化和發(fā)展從而導(dǎo)致材料的損傷破壞。在整個破壞過程中，在裂尖斷裂過程區(qū)呈現(xiàn)出質(zhì)量場、應(yīng)力場、應(yīng)變場、溫度場、熱磁場等多場耦合?！昂毕莞呔畚锊牧蠠嶂麓判?yīng)多場耦合集成測試儀器”是針對該領(lǐng)域進行研究的專用儀器，用以測量含缺陷高聚物材料在拉伸破壞過程中存在的微弱熱致磁場，該磁場的變化規(guī)律對研究

2、材料的破壞機理有重要意義。本課題重點進行的是“三維五點位微弱磁場測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，主要進行磁場傳感器系統(tǒng)部分的設(shè)計。
　　 本文首先介紹了課題研究的意義與相關(guān)背景，接著闡述了三維微弱磁場探測技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，并介紹了磁場探測傳感器的基本原理和三維五點位微弱磁場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。
　　 本文重點進行了三維五點位微弱磁場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件及軟件的設(shè)計。在硬件設(shè)計上，先提出了總體方案，然后分傳感器電路模塊

3、、磁滯效應(yīng)消除電路模塊、微弱信號放大器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、串行口通信模塊、單片機控制模塊等做出了設(shè)計。其中傳感器電路模塊采用霍利威爾公司生產(chǎn)的HMC2003三軸磁場傳感器，極大的提高了設(shè)計的靈敏度和穩(wěn)定度。微弱信號放大器模塊采用AMP04（精密單電源儀表放大器）放大器，保證了系統(tǒng)的高精度要求。單片機控制模塊本設(shè)計選用的是STC89C54RD+單片機。在軟件設(shè)計方面，提出了軟件設(shè)計的整體實現(xiàn)方案。主要針對三維五點位微弱磁場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上

4、位機的通信，如何對磁場數(shù)據(jù)進行精確采集，如何消除采集磁場數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差做了重點說明;然后對主控單片機數(shù)據(jù)采集程序進行了設(shè)計。最后對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測試程序主界面進行了介紹并給出了一組相關(guān)測試的結(jié)果。本系統(tǒng)使用NI公司的LabWindows/CVI作為數(shù)據(jù)采集平臺，對高聚物結(jié)構(gòu)材料在斷裂過程中的磁場的變化進行了數(shù)據(jù)采集。通過實驗驗證，本系統(tǒng)能夠采集到20×10-6GS的微弱磁場變化，并為后續(xù)研究提供一組聚合物PVC板材在恒定拉伸速率下的多參