永磁体空间磁场测量系统的研究

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1、工学硕士学位论文永磁体空间磁场测量系统的研究唐贵杰哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TM937国际图书分类号：621.工学硕士学位论文永磁体空间磁场测量系统的研究硕士研究生：唐贵杰导师：赵志衡副导师：梁慧敏申请学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM937U.D.C:621.DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCH

2、ONMAGNETICFIELDMEASUREMENTSYSTEMFORPERMANENTMAGNETSCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Affiliation：DateofDefence：Degree-Conferring-Institution：TangGuijieZhaoZhihengLiangHuiminMasterofEngineeringElectricalEngin

3、eeringDept.ofElectricalEngineeringJune,2008HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文主要是研究小型永磁体空间磁场测量方法，通过对现有磁场测量方法应用前景的研究和分析后，提出了一种新颖的磁场测量系统，用于测量小型永磁体空间磁场分布。首先为实现磁场测量传感器的精确定位，测量系统设计采用步进电机驱动控制。通过对现有四种中、强恒定磁场测量方法的研究和分析后，确定采用基于霍尔效应的磁场测量方法，提出了磁场测量系

4、统的机械结构、硬件电路及软件总体设计方案。测量系统采用以ARM微控制器为核心的硬件电路设计方案，具备较强的数据处理能力和较好的实时特性。根据磁场测量精度及稳定性要求，设计了14位高速AD数据采集电路；复位和硬件保护电路。UART上位机通讯电路用于实现和上位机的数据交换，包括步进电机控制信息和AD采集到的数据信息。在硬件电路设计的基础上，论述了永磁体空间磁场测量系统的软件设计，分析了永磁体空间磁场测量系统的两种工作模式，单点测量模式完成对空间任意一点磁感应强度的矢量测量，多点圆周测量实现了对空间同

5、一圆周上的点的磁感应强度矢量测量。在此基础上，进行了单点测量算法和空间磁场分布测量算法的上位机软件设计。本文研制的磁场测量系统获得的小型永磁体空间磁场分布数据，可以用于有限元软件的磁场仿真验证和指导小型永磁体的设计工作。关键词磁场测量；永磁体；霍尔传感器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThepaperfocusedonthemeasurementmethodsforsmallpermanentmagnets.Afterresearchandanalysisonvarious

6、magneticfieldmeasurementmethods,Thispaperpresentsanewmagneticfieldmeasurementsystemwhichwasinventedforthesmallpermanentmagnets.Thestepmotorswhicharehighaccurateinpositionareusedinthissystem.Afterresearchandanalysisonfourclassicmagneticfieldmeasuremen

7、tmethods,weselectHallsensorforourengineeringapplication.Thenwedesignedthenewmechanismsystem,circuithardwareandsoftware.ThecircuithardwareofthemeasurementsystemisbasedonARMMCUwhichhasexcellentondataprocessingandreal-timeperformance.Thesystemused14-bit

8、ADconvertorwhichwashighaccurateandhighspeed.Theresetandsafeguardcircuitwasdesignedforprotectthewholesystemagainstthehazard.TheUARTcircuitisusedforexchangeinformationwhichisusedforstepmotorscontrolorfromtheADconvertorwiththePC.Afterthecircuithardwared