[发明专利]基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置。

背景技术

研究表明，有缺陷的高聚物以一定的速度拉伸时，会在裂口周围产生一定的温升，同时伴生一定强度的磁场。为了进一步研究该磁场与拉伸时产生的温升之间的关系，需要在自动控制拉伸速度的同时，对试件的温升与磁感应强度进行同步测量，并以时间同步方式保存所有的测量数据：拉力、位移量、磁感应强度、温度(图像数据)，以研究并确定它们之间的关系。

公开号为CN101261245A的专利，其名称为含缺陷流变体热致磁效应采集与测试系统(申请号为200810031098)，提出了一种磁场检测方案，是基于霍尔传感器阵列采集磁场数据，这种方案存在的最大问题是结构复杂，需要构造传感器阵列，而且需要复杂的供电电路和控制电路为传感器服务；另外这种传感器只能测量一个方向的磁场数据，无法检测三维磁感应数据，因此局限性大。

因此，有必要设计一种全新的磁场测量装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置，该基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置采用多个具有三维磁场信号输出的传感器，并在多路选择器和模数转换器的配合下实现多点位、三维磁场检测，结构简单，易于控制，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置包括单片机、磁传感器、多路选择器、模数转换器、磁滞效应消除电路和串口通信电路；

所述的磁传感器为5个，对称设置于PCB正面的5个点位上，且其中的4个设置在PCB板的四角处，另一个设置在PCB板的中央；每一个磁传感器具有3个信号输出通道，分别输出X、Y、Z三个方向的磁感应信号；

磁传感器依次通过多路选择器和模数转换器与单片机的输入接口连接；多路选择器的通道选择端接单片机的输出端口；

磁滞效应消除电路的两个输入端分别接单片机的复位端和置位端(set8和reset8)；复位端和置位端均为单片机的IO端口；磁滞效应消除电路的输出端与磁传感器中的脉冲极化电路相连；

单片机通过所述的串口通信电路与上位机连接。

所述的磁传感器采用HMC2003芯片，所述的多路选择器包括3个多路开关：即第一多路开关、第二多路开关和第三多路开关，模拟多路开关采用具有8路信号输入通道和1个信号输出通道的74HC4051芯片；模数转换器采用十六位的ADS7825芯片；ADS7825芯片具有四个模拟信号输入端；

5个磁传感器的X信号输出通道分别与第一多路开关的5个信号输入通道相接；

5个磁传感器的Y信号输出通道分别与第二多路开关的5个信号输入通道相接；

5个磁传感器的Z信号输出通道分别与第三多路开关的5个信号输入通道相接；

3个多路开关的3个信号输出通道分别与模数转换器的3个模拟信号输入端相接；

3个多路开关的三个数字选择端对应并联。

磁滞效应消除电路为基于功率MOSFET管的脉冲产生电路，功率MOSFET管采用IRF7106芯片；

IRF7106芯片的5-8脚短接后通过第一电容(C83)与磁传感器中的脉冲极化电路相接；

IRF7106芯片的1脚和3脚分别接地和直流电源正端VCC1；

IRF7106芯片的2脚(G1)接所述的复位端(reset8)；

单片机的另一个IO端口作为置位端(set8)，置位端(set8)通过第一电阻(R81)接NPN型的三极管(Q18)的基极；三极管(Q18)的射极接地，三极管(Q18)的集电极通过第二电阻(R82)接VCC1；三极管(Q18)的集电极还通过第二电容(C81)接IRF7106芯片的4脚(G2端)；IRF7106芯片的4脚与VCC1之间接有第三电阻(R83)；VCC1与地之间接有第三电容(C82)。

串口通信电路采用专用通信器件MAX232，单片机采用STC89C54RD芯片。

有益效果：

本发明的基于板材拉伸热致磁效应的五点位三维磁场测量装置，采用分布在不同点位处的5个三维磁传感器(HMC2003芯片)检测磁场信号，并采用基于74HC4051芯片的多路模拟多路开关实现数据切换，再采用模数转换器将模拟信号转换成数字信号输出到单片机中，完成多点位三维磁场数据的采集。