资源描述：
《基于labview的高温超导材料特性测试实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第26卷第5期物理实验Vol.26No.52006年5月PHYSICSEXPERIMENTATIONMay,2006基于LabVIEW的高温超导材料特性测试实验白质明,吴瑕(东北大学理学院,辽宁沈阳110004)摘要:高温超导体临界特性的测量是近代物理实验中最为经典的实验之一,本文通过使用GM制冷机,利用Lab2VIEW虚拟仪器软件和高性能采集卡,改进了传统的测量高温超导材料临界特性的实验装置.本测试系统不仅可以测量高温超导体在不同温度下的临界电流,还可以测量其失超传播特性.该实验对于学生了解超导体特性和
2、培养严谨的科学作风十分有益.关键词:虚拟仪器;高温超导体;临界电流;GM制冷机中图分类号:O511文献标识码:A文章编号:100524642(2006)0520003203模块化硬件结合在一起,建立起灵活的基于计算1引言机的测量与控制应用方案,最终构建起满足实际当通过超导体的电流超过一定的数值(IC)需要的系统.测试系统如图1所示,由以下几部后,超导态便被破坏,IC称为超导临界电流.单位分构成:GM制冷机、计算机、LabVIEW软件环截面积超导体流过的最大电流值,称为临界电流境、数据采集卡、信号调整电路、
3、电流控制电路.密度.传统的近代物理实验中,测量高温超导体其中高温超导带材在GM制冷机的低温环境中临界特性的实验都是在液氮温度(77K)条件下,通以大电流工作,工作温度在10～80K.本测试用μV级数字电压表测量超导带间电压以确定其系统可测得3部分数据:一部分是GM制冷机中[1]临界电流,有关该实验的原理本文不再重复.二级冷头上铑电阻的电压值;一部分是利用温度本文将虚拟仪器引入超导材料临界特性测试的实传感器监测的带材温度;另一部分是带材上监测验中,并使用GM制冷机作为测量超导材料临界是否失超以及测量失超传播
4、特性的微电压信号.特性的工作环境,采用计算机作为数据采集、处理及输出的媒体,进一步完善了该实验的测试环境,提高了数据准确性.LabVIEW是目前最为成功、应用最广泛的[2～5]虚拟仪器软件开发系统.在我们改进的高温超导体临界特性的测试系统中,把虚拟仪器Lab2图1信号测控系统VIEW与国产采集卡有效的结合起来,采集到的信号通过多功能数据采集卡传入PC机后,利用本测试系统中超导带工作在GM制冷机中,LabVIEW的数据处理分析功能将实验数据显示环境温度可利用二级冷头处的加热器调节,带上并保存起来.在构建系统
5、过程中,解决了传统测的实际工作温度也由温度传感器实时监控并在计试环境工作温度高和读数不连续、不易保存的问算机上显示出来.为了减小引线和接触电阻对测题,优化程序进一步提高了系统测控性能.量的影响,超导带采用“四引线测量法”,其中2根[6]为电流引线,2根为电压引线.GM制冷机的工2测试系统的硬件组成作示意图如图2所示.该系统将计算机、强大的图形化编程软件和制冷机中采集到的物理信号经过信号调整电收稿日期:2005211217作者简介:白质明(1966-),男,辽宁沈阳人,东北大学物理系副教授,现攻读博士学位,
6、主要研究方向为超导电性及其应用.4物理实验第26卷图2高温超导材料特性测试装置示意图路放大处理后,作为计算机数据采集卡的输入信号.本系统采用研华公司生产的基于PCI总线的多功能数据采集卡DAC27112,它支持单极性和双极性模拟信号输入,信号输入范围分别为-5～图4测试系统的控制界面+5V和0～10V.提供16路单端/8路差动模制超导带的工作电流.它与其他模块的通讯来完拟输入通道,2路独立的D/A输出通道,采样速成数据的采集、处理、显示、保存等功能.率可达到100kS/s.本测量系统可以通过信号调2)数据
7、采集模块整电路的输出端与数据采集卡的A/D输入通道数据采集模块就是将采集卡输入的电压信号相连接,电流控制电路的控制端与数据采集卡的通过数据采集函数AllFunctions2〉UserLibrar2D/A输出通道连接,同时用LabVIEW设计的程ies2〉adSlowAI2〉MAIVoltageIn来实现.该函数序可完成系统软件与数据采集卡的通讯.可以对指定信道进行数据采集,然后将采集结果3测试系统的软件设计存放到设置的缓存中.3)数据处理模块基于LabVIEW的测试系统是采用模块化的数据处理模块就是将采集
8、到的数据分为3部思想来编写的,每个功能的实现由一个模块完成,分,并分别进行处理得到想要的转化结果.传统然后由主控模块调用各个子模块,最后实现数据的高温超导体临界特性的测试系统利用人工记录采集、处理、显示、保存等功能.软件系统的构成的方法,再经过后期处理得到临界电流等参量.如图3所示.同时,LabVIEW图形化编程语言能改进后的虚拟仪器测试系统可将数据直接采集,方便而高效地按照系统的功能要求编写友好的操并在框图程序中处理,节省了
