一种直流磁性材料磁滞回线测试仪的制作方法

本实用新型属于测量仪器技术领域，特别涉及一种性材料磁性特性测量仪器。

背景技术：

在磁场中磁性材料的磁感应强度与磁场强度的变化关系可以用一种曲线描述，当外界磁场强度发生周期性变化时，该曲线是一闭合曲线，称为磁滞回线。目前，用于测量材料磁滞回线的仪器根据输入的不同大致分为两种——直流电压输入测试仪以及交流电压输入测试仪。利用交流电压作为输入的测试仪是根据交流电压循环改变外界磁场强度从而描绘出磁滞回线，优点是描绘曲线速度快而且精准，可以实时观测磁滞回线，但是无法灵活调节输入信号到某一幅值，也就是无法灵活确定外磁场的磁场强度。利用直流输入信号的测量仪器是通过手动调节输入励磁线圈的直流电流大小，从而可以灵活调节外磁场的磁场强度到某一数值，但是缺点是无法观测磁性材料的磁滞回线曲线。

技术实现要素：

为解决现有技术中两种仪器测量磁滞回线过程中的不足，本实用新型的目的是提供一种直流磁性材料磁滞回线测试仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种直流磁性材料磁滞回线测试仪，包括控制器、串口屏、编码器、A/D转换电路、压控电流源、励磁线圈、霍尔传感器和信号放大器，其中，所述控制器分别连接串口屏和编码器压控电流源，所述控制器还依次连接压控电流源和励磁线圈，励磁线圈缠绕于待测材料外，霍尔传感器放置于待测材料表面缝隙中，霍尔传感器依次连接信号放大器和A/D转换电路，A/D转换电路再连接控制器形成回路。

进一步的，所述控制器通过串行接口线连接串口屏，所述控制器通过D/A接口连接压控电流源。

进一步的，所述信号放大器的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接控制器。

进一步的，所述控制器为STM32开发板，优选地，所述STM32开发板的控制芯片是型号为STM32F103单片机。

进一步的，所述串口屏的型号为DC10600A070_01CF_RTC，串口屏用于显示磁滞回线的形状。

进一步的，所述编码器为600P/R增量型旋转编码器，编码器含有A，B两相输出，编码器根据用户旋转旋钮角度的不同生成不同数量的脉冲信号。

进一步的，所述霍尔传感器用于测量待测材料所产生磁感应强度。

本实用新型还包括电压转换装置，电压转换装置连接压控电流源。

进一步的，所述压控电流源的输入为一个小电压信号，输出为恒稳电流，电流大小受输入电压信号控制。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可以实现自动测量和手动测量两种测量方式的切换，既可以自动改变励磁线圈的输入电流大小，以便快速完成磁滞回线的描绘，同时还可以手动调节输入电流大小，以测量磁性材料的静态磁感强度。

附图说明

图1是本实用新型的硬件模块框图；

图2是本实用新型中压控电流源的构成示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种直流磁性材料磁滞回线测试仪，包括控制器、串口屏、编码器、A/D转换电路、压控电流源、励磁线圈、霍尔传感器和信号放大器，其中，所述控制器分别连接串口屏和编码器压控电流源，所述控制器还依次连接压控电流源和励磁线圈，励磁线圈缠绕于待测材料外，霍尔传感器放置于待测材料表面缝隙中，所述霍尔传感器用于测量待测材料所产生磁感应强度，霍尔传感器依次连接信号放大器和A/D转换电路，A/D转换电路再连接控制器形成回路。所述励磁线圈，在压控电流源产生的直流电流驱动下，会产生一个稳定磁场，使得缠绕其中的待测材料产生磁感性强度，霍尔传感器嵌在待测样件上，用于测量待测材料所产生的磁感性强度，由铁磁性材料性质可知当通过改变励磁线圈中电流引起磁场变化时，由霍尔传感器的输出端可得铁磁体的磁感应强度变化。

具体地讲，所述控制器通过串行接口线连接串口屏，控制器与串口屏之间串口通讯，所述控制器通过D/A接口连接压控电流源。

所述信号放大器的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接控制器。所述信号放大器功放大霍尔传感器输出的电压使得A/D转换电路能够识别。

所述控制器接收编码器所发送的脉冲信号，与串口屏进行串口通讯；将数据传送到串口屏上进行显示；通过D/A端口，根据不同的脉冲信号产生不同电压输出，用于调控压控电流源；接收A/D转换电路采集的磁感强度数据。具体地讲，所述控制器为STM32开发板，优选地，所述STM32开发板的控制芯片是型号为STM32F103单片机。

所述串口屏的型号为DC10600A070_01CF_RTC，串口屏用于显示磁滞回线的形状。

所述编码器为600P/R增量型旋转编码器，编码器含有A，B两相输出，编码器根据用户旋转旋钮角度的不同生成不同数量的脉冲信号。

所述控制器、串口屏、编码器、A/D转换电路、压控电流源，信号放大器均是公知技术。

如图2所示，本实用新型还包括电压转换装置，电压转换装置连接压控电流源。在外部+12V电压的驱动下，由电压转换模块转换成正负12V电压输出并给压控电流源供电，为其提供电能，压控电流源的输入为一个小电压信号，输出为恒稳电流，电流大小受输入电压信号控制。所述压控电流源的输入为一个小电压信号，输出为恒稳电流，电流大小受输入电压信号控制。

本实用新型的使用方法：

若是自动模式，STM32控制板将按照一定的步进产生驱动电流信号，通过D/A模块转化为电压值输入压控电流源，压控电流源根据电压的大小生成不同的电流，使得待测材料上缠绕的励磁线圈中通有不同的电流，生成不同大小的外磁场。同时，霍尔传感器读取待测材料内的磁感应强度，产生模拟电压信号经信号放大器放大后传给A/D转化电路，A/D转换电路将其变为数字量并在STM32控制板中进行解析，STM32控制板采集外磁场强度和磁性材料的磁感应强度后，将外磁场强度与磁性材料的磁感应强度整合为坐标数据通过串口通讯发送给串口屏，串口屏上显示并描点成磁滞回线。

若是手动模式，当用户旋转编码器后，根据用户旋转角度的大小产生不同数量的脉冲信号提供给STM32控制板，STM32控制板读取脉冲信号的数量并经由D/A模块生成电压控制信号输入至压控电流源，从而控制压控电流源以产生励磁线圈内部的直流电流，生成不同大小的外磁场；霍尔传感器测量待测样本内的磁感应强度，产生模拟电压信号经信号放大器放大后传给A/D转化电路，A/D转换电路将其变为数字量并输送至STM32控制板，STM32控制板将外界的磁场强度与铁磁体的磁感应强度整合为坐标数据通过串口通讯发送给串口屏，串口屏上显示并描点成磁滞回线。

本实用新型的工作原理如下，利用控制器调节压控电流源，以实现线圈生成磁场的调节，并通过霍尔传感器测量待测材料的磁感应强度值，通过控制器处理后通过串口通讯传输到串口屏进行自动描点显示。本实用新型提供手动测量与自动测量两种方式，手动测量方式通过编码器改变外界磁场强度，自动测量方式是通过控制器以固定步进自动生成线圈励磁电流，从而改变外界磁场强度，从而自动绘制出磁滞回线。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。