基于电磁力反馈的浮力测量系统的研制

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1、基于电磁力反馈的浮力测量系统的研制摘要传统浮力测量的方法一般是通过测量被测物体排开液体的体积，利用阿基米德定理，从而得到被测物体所受的浮力。这种方法必须测出被测物体排开液体的体积，再通过计算得出被测物体所受的浮力，不能进行自动参数采集与处理，既费时又不准确，给测量带来很大的不便。为提高测量精度和实验效率，实现对浮力的自动测量，本课题设计了一种基于电磁力矩反馈平衡原理的数字式自动浮力测量系统。设计了步进电机运行系统控制浮力的大小，结合PID复合控制方法控制工作台，改善了工作台运动的稳定性。研制了电流控制电路，结合光学放大系统的优点，提高了系统的测量精度。实验结果表明：与传统的浮力

2、测量方法相比，该系统具有测量误差小、速度快、精度高的特点，能有效的提高实验效益。关键词：浮力测量系统电磁力反馈电磁力矩光学放大系统49基于电磁力反馈的浮力测量系统的研制AbstractThetraditionalmethodofmeasuringthebuoyancyisgenerallymeasuredthevolumeofliquiddrivenbythearrangedobjects,usingArchimedestheorem,tomeasurethebuoyancysufferedbytheobject.Thismethodmustbemeasuredthevolum

3、eofliquid,whichhasdrivenbytheobjectandthensufferedthroughcalculatingbuoyancyofthemeasuredobject.Itiscannotbeautomaticparametercollectionandprocessing,time-consumingandinaccurate,tomeasureagreatdealofinconvenience.Toimprovemeasurementaccuracyandtestefficiency,achievethebuoyancyoftheautomaticm

4、easurement,thesubjectdesignsabalancebasedontheprincipleofelectromagnetictorquefeedbackdigitalautomaticbuoyancymeasurementsystem.Steppingmotorsystemisdesignedtocontrolthebuoyancyofthemagnitudeoftheoperation,whichcombinedwithPIDcompoundcontrolmethodstocontrolworktable,toimprovethestabilitythet

5、able’smovement.Itwasalsodevelopedthecurrentcontrolcircuit,combiningtheadvantagesofopticalamplificationsystem,toimprovethesystemaccuracy.Theresultsshowthat:withthetraditionalbuoyancymeasurementmethod,thesystemhasmeasurementerrorissmall,fast,highaccuracy,itcaneffectivelyimprovetheexperimentale

6、fficiency.Keywords:buoyancymeasuringsystemfeedbackofelectromagneticforceelectromagnetictorqueopticalamplificationsystem49基于电磁力反馈的浮力测量系统的研制第一章绪论这章对本课题所研究的内容进行了一个大概的论述，以及对它的背景和意义做了一个简单的说明。1.1引言浮力测量的传统方法一般是通过测量被测物体排开液体的体积V排，利用阿基米德定理:F=ρgV排(其中ρ—液体的密度，g—是当地的重力加速度，V排—是配重物体浸入液体中的体积变化)，从而得到被测物体所受的浮力

7、。这种方法必须测出被测物体排开液体的体积，再通过计算得出被测物体所受的浮力，不能进行自动参数采集与处理，既费时又不准确，给测量带来很大的不便。因此，为克服人为的误差因素，提高测量精度和实验效率，本文研究设计了一种基于电磁力反馈的自动浮力测量系统。因此，研制一种能实现对浮力自动测量，而且测量误差小、速度快、精度高的测量系统就具有十分重要的应用价值，而项目研制的基于电磁力反馈的浮力测量系统就能实现上述的这些功能，因此具有十分重要的意义。本项目是基于电子天平的基础上研制的，充分的运用电子天平的工作