鐵磁材料磁滯回線的數字化采集測量研究

摘要：隨著計算機軟、硬件技術的飛速發展，在鐵磁材料磁滯回線測定中，把傳統測量方法與計算機技術相結合，將測量裝置的X和Y端輸出信號分別與數據采集儀的A、B電壓輸入接口連接，用通用型實驗數據采集儀對測量的數據進行數字化采集，通過串行接口與計算機相連，由計算機終端上的分析軟件完成數據的分析、繪圖、存儲、打印、相關理論分析等。

關鍵詞：鐵磁材料 磁滯回線 數據采集

1 概述

鐵磁物質是指含鐵、鈷、鎳、鋼以及含鐵氧化物的鐵磁材料，由于其性能特異并且廣泛的應用在航天、通信、自動化儀表及控制等領域。因此，研究鐵磁材料的磁化性質，不論在理論上，還是在實際應用上都有重大的意義。對鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線的測定，采用了通用型實驗數據采集儀實現了數字化采集方式獲取數據，分析軟件用Visual Basic 6.0設計，在計算機終端上完成數據的存儲、分析，圖形描繪、數據打印、相關理論分析驗證等功能，這樣可顯著提高測量的效率和準確性，從而避免人為因素造成的測量誤差。

2 磁滯回線的數據采集測量

2.1 通用型實驗數據采集儀簡介 通用型實驗數據采集系統系自主研制，硬件由信號處理板、多路12位A/D轉換器、微處理器AT89C52、液晶屏、鍵盤、計算機接口（標準RS232）等幾部分組成，自帶電壓、電流、頻率、時間測量、超聲波信號接口。如圖1所示。

電壓A、B最高量程為+5V（自動分檔），最小分辨率0.1mV，最高采樣率10KHz，采樣精度12位，該指標完全可以滿足實驗測量的要求。

2.2 數據采集方案 由于鐵磁材料的磁導率μ很高，因此在外磁場作用下會被磁化，當磁化場停止后，鐵磁材料仍會保留磁化狀態，這就是磁滯現象。通過測量磁滯回線和磁化曲線可以對鐵磁材料進行分類，由磁感應強度B與磁化強度H的關系可以確定磁導率μ，矯頑力、磁滯損耗等。

采用數據采集方案測量的線路連接見圖2，將測量裝置的X和Y輸出端分別接到通用型數據采集儀的電壓A、電壓B接口上，數據采集儀通過RS-232串行接口與計算機終端連接，傳輸速率為9600 bps。

計算機終端的分析軟件使用Visual Basic 6.0設計開發，在Windows環境下用MSComm控件來傳輸和接受數據。MSComm控件提供了OnComm事件或者檢查CommEvent屬性的值兩種處理通訊方法，還可以通過定時器方式來完成MSCommde監控與操作。

在使用MSComm編程時，大部分屬性采用默認值即可，需要設定的屬性有CommPort：指定計算機的連接端口（串口1或串口2），用戶根據實際情況設定。

PortOpen：對MSComm控件進行數據的讀、寫操作前，請將該屬性設定為True。

以下為使用定時器方式的數據接收代碼：

Private Sub Timer1_Timer()

Buffer = Buffer MSComm1.Input ‘從串口讀取數據

If Len(Buffer) < 512 Then Exit Sub

Timer1.Enabled = False ‘關閉定時器

Buffer = Mid(Buffer， InStr(1， Buffer， \"FFFF\") + 4，256)‘取得數據值

…

…

…

…

…

Buffer = \"\"

End Sub

軟件界面的設計應該對功能區間劃分清晰，按鍵、對話框等風格匹配，盡量節省空間，布局合理。程序界面的設計如圖3所示。

2.3 磁滯回線測量 將測量裝置輸出信號和數據采集儀對應輸入接口連接，電壓A口接測量裝置的X端，電壓B口接測量裝置的Y端。用RS232串口線將數據采集儀與計算機連接。開啟數據采集儀電源開關，液晶屏LCD亮并進入自檢狀態，自檢完成系統進入到基本狀態。

開始進行測量操作，逐步升高變壓器輸出電壓，并在程序界面上點擊“繪制”鍵，程序由采集獲取的數據繪制出圖形，并且可以得到每條磁滯回線的6個特殊點的坐標數據。當依次把6條磁滯回線全部繪制完畢時，點擊“變換”按鍵，程序將所測的圖形和數據進行分析，左下圖為基本磁化曲線，右下為磁滯回線，測量結果如圖4所示：

3 結束語

采用通用型實驗數據采集儀對數據進行數字化采集，不僅提高了測量的效率和準確性，而且還保持了原有的物理思想。在這個通用型數據采集的平臺上，通過靈活的軟件編程，可完成幾乎所有的實驗項目。

參考文獻：

[1]吳鐵山，李道銀等編著.大學物理實驗.湖北科學技術出版社.2007.

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