【正文】 。再切斷磁化電流，使樣品從點(diǎn)d沿著回線變到b點(diǎn)，即H=0；B=Br。 （3） 在磁滯回線bc段，B、H的測量將開關(guān)S1仍然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，將開關(guān)S10反向，此時(shí)磁化電流從0減小到I1,有測量線圈得出△B4，則點(diǎn)e的磁感應(yīng)強(qiáng)度Be=Br△，使磁化電流沿著磁滯回線從e點(diǎn)到c點(diǎn)，然后將開關(guān)S10在反向，使B、H又回到a點(diǎn)。 圖57磁滯回線的測量示意圖（4） 調(diào)節(jié)磁化電流（同時(shí)將S1和S2斷開），重復(fù)3兩步。在d 、b段和b、e段又分別測到一個(gè)點(diǎn)B和算出對應(yīng)的H。以此類推，重復(fù)通過開關(guān)S1S9的通斷控制，將獲得一半的磁滯回線，根據(jù)磁滯回線對稱性可畫出完整的磁滯回線。在手動測試中可用坐標(biāo)紙描出磁滯曲線，這里必須指出：由于A/D轉(zhuǎn)換的選擇位數(shù)較低，使得△Bi和△Bi+1的值近似相等，不易描出合理的磁滯曲線，這也是今后要改進(jìn)的內(nèi)容之一 第6章 結(jié)論與展望 結(jié)論 本論文在對幾種測量方法進(jìn)行分析和比較的基礎(chǔ)上，確定采用靜態(tài)磁參數(shù)測量方法實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)平臺的研制。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，終于完成了該平臺的研制，總結(jié)半年來的工作，可以得出了以下的結(jié)論：1. 在勵(lì)磁回路設(shè)計(jì)中，采用在固定電壓的情況下，用過開關(guān)切換電阻的方式，產(chǎn)生給定磁化電流；根據(jù)安培定理算出磁場強(qiáng)度存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)儲存器中。該方法省去了對磁化電流的數(shù)據(jù)采集，使得電路得到簡化。2. 測試回路中的波形變換電路，將測試線圈的感應(yīng)電動勢的陡峭的沖擊電壓變?yōu)榫徛碾妷海瑴p小了測試誤差。3. 絕對值電路實(shí)現(xiàn)了無論輸入是正或負(fù)，輸出都為正的功能。滿足后接A/D轉(zhuǎn)換器采用單極性轉(zhuǎn)換的需求。4. 用伏秒發(fā)生器輸出的信號替代測試線圈，采用數(shù)據(jù)采集的方式啟動A/D轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)乘以轉(zhuǎn)換一次所需的時(shí)間，并儲存紀(jì)錄；該數(shù)據(jù)作為常數(shù)用于實(shí)際測試中的數(shù)據(jù)處理時(shí)的系數(shù)。具有調(diào)節(jié)靈活、能改善準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)。5. 在軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化編程思想，使得程序具有可讀性強(qiáng)、易于維護(hù)和方便升級的優(yōu)點(diǎn)。6. 所研制的樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，本文所研制的靜態(tài)磁參數(shù)測量系統(tǒng)的功能和指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能夠滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。 展望由于時(shí)間和條件的限制，本系統(tǒng)也存在一些不足之處，可在今后的工作中改進(jìn)。 1. 本次設(shè)計(jì)采用了8位A/D轉(zhuǎn)換，從試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)所選擇的轉(zhuǎn)換器位數(shù)偏小，建議選用16位的串行A/D，因?yàn)樵跍y試回路中的波形變換電路使得沖擊脈沖轉(zhuǎn)換為緩慢的電壓波形，寬度接近2秒，所以采用串行A/D的速度足以滿足要求，且價(jià) 美廉物美。2. 在本設(shè)計(jì)的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)最大磁化電流給定偏高，使得有限的固定電阻切換檔次變少（有效測試點(diǎn)變少），費(fèi)力不討好。3. 手動操作雖然繁瑣，但在教學(xué)過程中學(xué)生能親自參與操作，有利于掌握實(shí)驗(yàn)的工作原理及工作步驟。如果能在手動測試完后將單片機(jī)中讀入的數(shù)據(jù)通過串行口送入PC機(jī)；在PC機(jī)系統(tǒng)中，采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)出虛擬面板，能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上自動畫出磁化曲線或磁滯回線。不僅使靜態(tài)磁參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)平臺具有界面友好的特點(diǎn)，而且大大的減輕了實(shí)驗(yàn)者的負(fù)擔(dān)。4. 如果在設(shè)計(jì)中，增加自動操作功能，那么該實(shí)驗(yàn)平臺就可以不僅能用于試驗(yàn)教學(xué)中，也可用于相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)過程中。致 謝通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以檢驗(yàn)在本科階段中所學(xué)理論知識的掌握程度，鍛煉實(shí)際動手能力，為以后的工作、學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)?；仡欉@幾個(gè)月工作，感受頗深。首先感謝xxx和xxx兩位老師！感謝你們在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。您們淵博的理論知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤懇的工作作風(fēng)和真誠的為人態(tài)度深深地感染和激勵(lì)著我。我不僅學(xué)到了知識，還學(xué)到了做人應(yīng)具備的品德，這些將使我終生受益匪淺。在此向兩位老師致以最誠摯的敬意！在試驗(yàn)過程中，感謝西安交通大學(xué)創(chuàng)新試驗(yàn)室提供給我高效、先進(jìn)的儀器設(shè)備；感謝xxx老師、xxx老師以及創(chuàng)新試驗(yàn)室所有幫助過我的同學(xué)，正是由于您們無私的幫助和不懈的支持，我才能克服重重困難，順利地完成本篇論文。感謝西安交通大學(xué)城市學(xué)院的所有老師，您們四年中如父母般的教誨，讓我成熟進(jìn)步許多；感謝西安交通大學(xué)城市學(xué)院的所有同學(xué)，你們?nèi)缧值芙忝冒愕膸椭?，讓我感受到友誼的珍貴。祝大家永遠(yuǎn)平安快樂。感謝我的爸爸媽媽，您們的養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)。您們是我人生道路上前進(jìn)的動力，您們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。感謝所有對我論文進(jìn)行了評審和答辯的老師。參考文獻(xiàn)：[1] 薛鈞義，張彥斌．MCS51/96系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用．西安：西安交通大學(xué)出版社，．[2] 胡漢才．單片機(jī)原理及其接口技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社。[3] 張鑫，華臻，陳書謙．單片機(jī)原理及應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，．[4] 申忠如，郭福田，丁暉．現(xiàn)代測試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)．西安：西安交通大學(xué)出版社，．[5] 申忠如．MCS51單片機(jī)原理及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：西安：西安交通大學(xué)出版社，．[6] 袁南、沈平子．電磁量的單位制和單位的復(fù)現(xiàn)與傳遞，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986[7] 張克農(nóng)等．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，2005[8] 郭戍生、古天祥、陸玉新、張世箕．電子儀器原理，北京：國防工業(yè)出版社，1989[9] 趙新民、王祁．智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999[10] 申忠如，郭福田，丁暉．電氣測量技術(shù)．北京：科學(xué)出版社，2002[11]童詩白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，2000[12]王建校，楊建國，寧改娣，危建國. 51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì). 西安：科學(xué)出版社，2002[13]王建校，張虹，金印彬. 單片機(jī)試驗(yàn)指導(dǎo)書. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2004[14]Jeff P．Anderson, Permeability and Hystersis measurement [J] [15]. Cullity．Introduction to Magnetic Materials [J]附錄二：翻譯中文13 滲透性與磁滯現(xiàn)象的測量磁場通常被冠之以通量線或者是磁力線的概念。當(dāng)此類的磁力線遇到任何一種物質(zhì)時(shí)，就會發(fā)生交互作用，在此過程中，通量線的數(shù)量或許會增加，或許會減少。由于交互作用的影響，物質(zhì)當(dāng)中的原始磁場也會增強(qiáng)或減弱。無論這種物質(zhì)是不是典型的磁性材料 （比如說鐵、鎳或者是所謂的無磁性材料例如銅、空氣）。物質(zhì)的磁導(dǎo)率是對這種物質(zhì)與應(yīng)用磁場發(fā)生交互作用的可能性的數(shù)字描 述。換句話說，磁導(dǎo)率是某種物質(zhì)的可磁化程度。不同的物質(zhì)擁有不同程度的可磁化性。上面所描述的強(qiáng)力磁性材料可以通過幾千種因素來強(qiáng)化一個(gè)應(yīng)用磁場。這種高強(qiáng)度磁化材料被叫做鐵磁體。還有另外的一些物質(zhì)例如 ，只能在邊緣部分可以增強(qiáng)一個(gè)應(yīng)用磁場的磁性。這種弱性磁化材料被叫做順磁性。還有一些物質(zhì)例如和稀有氣體，可以輕微的弱化應(yīng)用磁場，這種“負(fù)磁化”的物質(zhì)被叫做反磁性。通俗一點(diǎn)說，反磁性和順磁性的物質(zhì)通常被稱為無磁性物質(zhì)。但是，像下面的詳細(xì)描述那樣，所有的物質(zhì)在一定程度上都具有磁性，只有空間才是真正沒有磁性的。磁滯現(xiàn)象通常被用來描述這樣的實(shí)例，在這些實(shí)例中效果的發(fā)生往往遲延 于引發(fā)物。但是，是尤因第一個(gè)把這一詞條引用到科學(xué)[L]中，當(dāng)時(shí)他把它用于 一種特殊的被鐵磁性展示的磁化現(xiàn)象中。磁滯現(xiàn)象發(fā)生在鐵磁體循環(huán)磁化過程 中。當(dāng)增強(qiáng)外部應(yīng)用磁場在隨后的磁場減弱（甚至逆轉(zhuǎn)）沒有被折回時(shí)，磁化路徑就會有發(fā)生。一些被認(rèn)為是剩磁的磁化在外部磁場被移開之后仍然存在于 鐵磁體當(dāng)中。這種滯留性，如果可以被感知，會使磁化永遠(yuǎn)存在，并且可以在普通的條形磁鐵中觀察的到.表 131 磁量在國際單位制和常用的單位中的轉(zhuǎn)換關(guān)系磁量國際單位制磁場強(qiáng)度H磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁化強(qiáng)度M磁化系數(shù)K 滲透性的概念設(shè)一外部磁場為向量 ，這個(gè)磁場可能是被一螺線管或者一電磁鐵所產(chǎn)生。 忽視它的源，的單位為 .按我們關(guān)心的主體, 用來代表物體被磁化的程 度,而 則在形式上被定義為單位面積上的磁力矩. 的單位是Wb / m2 .在測量磁 性材料和一個(gè)疊加磁場的組合的磁特性時(shí), 的總磁通量密度為 ,一般情況下稱其單位為,其代表單位是Wb / m2 .因?yàn)?，和都是平行的，所以我們就可以將其矢量方向拋去不管，這樣我們就得到： 131） 0其中， 是空氣的磁導(dǎo)率（）。一個(gè)磁性材料的磁導(dǎo)率 被定為感應(yīng)現(xiàn)象所達(dá)到的特定的磁場強(qiáng)度，即 (132) 一般說的磁導(dǎo)率是與相比較得到的，即。這種相比較而言的滲透率在數(shù)字和物理上等價(jià)于常用單位滲透性的定義。盡管這種定義是沒有量綱的，但這種表達(dá)單位是高斯每奧斯特（）的方法卻更加普遍。國際單位制和 cgs 制種重要的轉(zhuǎn)換因數(shù)在表 131 中列了出來。 磁化材料的種類所有的物質(zhì)都可以歸到三類磁化材料的范圍之中，抗磁體，順磁體和鐵磁體。兩個(gè)重要子集反鐵磁體和亞鐵磁體在這不包括其中。有興趣的讀者可以找到好多種這些對于亞級磁體的爭論。反磁性抗磁體與順磁體的差別往往在與他們的磁化系數(shù)而不是滲透性。磁化系數(shù)將131和132的結(jié)合，即： （133） 其中，磁化系數(shù)的單位是。這種體積磁化率常常被替換為質(zhì)磁化率或者克分子磁化率,后一個(gè)一般應(yīng)用于純抽象的物質(zhì)和混合物，磁化系數(shù)也被稱作內(nèi)部磁化性。在任何原子中電子的軌道性運(yùn)動形成了微弱的電流環(huán)，在電子運(yùn)動時(shí),磁距束縛著每一個(gè)電子。磁距的強(qiáng)度一般用單位波爾磁子來表示。反磁性代表著當(dāng)所有的電子所貢獻(xiàn)的磁矩都被抵消時(shí)的一種特殊的情況。每一個(gè)點(diǎn)子都是一個(gè)零磁力矩的個(gè)體，但外磁場可以使反磁性物質(zhì)產(chǎn)生跟 磁場同向或反向的磁力矩。因此，式 133 中的磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度是反平行的，磁化系數(shù) k 是小于零的。對于反磁體來說有，圖 131展示了 的石墨的曲線。圖 131 石墨的 M ? H 曲線圖順磁性在順磁性物質(zhì)中，個(gè)別的電子力矩不能被抵消，原子擁有非零的力矩。 把它放到一個(gè)外磁場中，弱的反磁性會被電子力矩按外磁場的方向排列起來而 控制，順磁性物質(zhì)的 k 有相當(dāng)小的正值，而且 。熱的能量削弱了順次體與外磁場結(jié)盟的能力，所以在相當(dāng)大的溫度和磁 場范圍內(nèi)，順磁物質(zhì)的順磁磁化率是不變的。但是當(dāng)在很高的磁場和很低的溫 度下，順磁物質(zhì)連同它相關(guān)聯(lián)的那部分外磁場一同達(dá)到飽和，如圖 132 種所示的鉀、鉻、鋁和順磁性的食鹽。當(dāng)溫度低到 凱爾文，磁場強(qiáng)度達(dá)到 *106 A / m 時(shí)，才能達(dá)到飽和。圖 132 順磁物質(zhì)飽圖鐵磁性鐵磁性物質(zhì)實(shí)際上是順磁物質(zhì)的一種，這兩種物質(zhì)個(gè)別的電子力矩都不 能被抵消，原子都有非零的磁力矩，這種磁力矩都有跟外磁場排列成同一方向 的趨向。但對于順磁物質(zhì)能打亂這種排列的熱能量，這種作用要小得多，這是 因?yàn)榧词乖跊]有外磁場的情況下，鐵磁物質(zhì)的個(gè)別的磁力矩嚴(yán)格平行的耦合在 一起。在沒有外磁場作用時(shí)，鐵磁物質(zhì)有很多個(gè)磁疇組成。在每一個(gè)磁疇中，個(gè)別的跟其它的是平行或連接著的，因此磁疇有著非零的磁力矩。但是磁疇和鄰近的磁疇之間的方向一般是相反的。所以全部磁疇的所有磁化方向?yàn)榱?，這種情況被稱為自發(fā)磁化。在一個(gè)逐漸增強(qiáng)的外磁場的作用下，有利于磁化方向的磁疇的方向開始 向外磁場轉(zhuǎn)化，并伴隨著其他方向的磁疇的削弱而增強(qiáng)，如圖 133 所示。造成 這種鐵磁物質(zhì)耦合的能量交換，可以用海森堡的量子力學(xué)模型來解釋，在臨界 點(diǎn)居里溫度以上，這種能量交換就會消失，并且將鐵磁物質(zhì)轉(zhuǎn)換為順磁物質(zhì)。圖 133 鐵磁物質(zhì)的自發(fā)磁化和在有外磁場時(shí)的磁化圖在磁化過程中，鐵磁物質(zhì)與反磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)表現(xiàn)出很大的不同，圖134 是一種典型的軟磁物質(zhì)的曲線，可以看出磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ，除了在很 高或很低的磁場強(qiáng)度時(shí)，不再跟磁場強(qiáng)度 H 成線性關(guān)系，所以磁導(dǎo)率 是在特 定磁場強(qiáng)度 H ，或者達(dá)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 而言的。從圖中可以看出磁導(dǎo)率是 曲線中一點(diǎn)的斜率，它不是曲線本身的斜率，故其值 被稱為微分滲透性。在圖 134 種另一個(gè)明顯的特性是飽和度。一旦外磁場超過一定的值，磁 化曲線的斜率會變成一個(gè)恒定值，在這一點(diǎn)，式 131 中的 已經(jīng)達(dá)到了最大 值，鐵磁物質(zhì)被認(rèn)為是達(dá)到了飽和。在實(shí)際情況中，鐵磁體中所有的磁力矩在 達(dá)到飽和時(shí)都按外磁場方向進(jìn)行排列，這時(shí)的最大磁化強(qiáng)度被稱為飽和感應(yīng)強(qiáng)度物質(zhì)的固有屬性，他不隨外磁場的變化而變化。圖 134 軟磁體的磁化曲線 磁滯的定義如果從圖 134 種飽和磁場強(qiáng)度 點(diǎn)開始減弱外磁場強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 化，會得到一條磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 增加和減小時(shí)不同的曲線，這種周期的典型軟磁物質(zhì)的 關(guān)系被稱為磁滯回線，如圖 135 所示。圖中的兩個(gè)回路，小的回 路在大回路中是有不同的測量情況產(chǎn)生的。兩者的最大飽和磁場強(qiáng)度的不同是 小回路是在低于飽和的情況下測得的，而大回路的最大飽和磁場強(qiáng)度是在接近 飽和時(shí)測得的。每一個(gè)回線都是基于原點(diǎn)對稱的，且 。圖 135 軟磁物質(zhì)的磁滯回線注意到小的磁滯回線磁場強(qiáng)度從 到零時(shí)，此干強(qiáng)度 B 并沒有成為零，而是剩磁。如果外磁場達(dá)到飽和點(diǎn)，剩磁也達(dá)到其最大值，如圖135