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高温超导测试仪的研制

作　者: 朱彦杰
导　师: 邓昌延
学　校: 西南交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 悬浮力导向力电动平移台电动缸运动控制
分类号: TP206
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文介绍了一个经济适用、操作方便的超导测试仪的设计过程;其中包括了测试仪的设计方案、硬件构成、软件开发、调试和标定。论文首先介绍了悬浮力、导向力的测量方法,以及竖直位移、水平位移的计算方法,由于采用了新的测量方法和设计方案,从而降低了开发成本。硬件设计部分介绍了超导测试仪的机械结构设计,阐述了步进电机及其驱动原理,以及运动控制系统、数据采集系统构成;机械结构设计采用非磁性支架和光学平板以确保了操作平台的平稳性:运动控制系统由平移台、电动缸、驱动器、控制器、微机构成,完成对平移台和电动缸的运动控制;数据采集系统由传感器、放大器、采集卡、微机组成,实现对悬浮力和导向力的采集处理。软件设计部分,首先对本课题进行了软件功能需求分析,接着采用模块化程序设计思想,把软件分为运动控制、数据采集、人机显示等模块来设计。运动控制模块完成对平移台和电动缸运动控制操作;数据采集模块用来实现对力传感器信号采集处理;人机显示模块完成对力和位移之间关系显示处理。系统调试部分介绍了在调试测试仪过程中所遇到各类问题及其解决方法,特别是在平移台和电动缸控制系统调试中,对硬件中出现的异常情况和处理办法进行了详细介绍;在软件调试中,各个子模块之间的接口部分是调试的重点和难点,对此作者进行了反复测试。论文介绍了测试仪的标定,主要包括机械定位、传感器检定。同时给出了测试仪测量范围:竖直位移为0—71mm,水平位移为-70—70mm,精度为±0.1mm,;悬浮力为0—100N,导向力为-32—80N,精度为±0.1N。论文分析了实际测试结果;同时分析了系统误差。

全文目录

第1章绪论  8-10
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外现状  8-9
  1.3 课题完成的工作  9
  1.4 论文的组织结构  9-10
第2章测量方法与系统设计  10-16
  2.1 测量方法  10-13
    2.1.1 悬浮力测量  10-11
    2.1.2 竖直位移计算  11
    2.1.3 导向力测量  11-13
    2.1.4 水平位移计算  13
  2.2 系统设计  13-15
    2.2.1 测试仪技术指标  13-14
    2.2.2 测试仪硬件结构  14-15
    2.2.3 测试仪软件结构  15
  2.3 小结  15-16
第3章硬件设计  16-31
  3.1 机械结构设计  16-18
    3.1.1 操作台设计  16-17
    3.1.2 液氮容器  17
    3.1.3 超导块材及永磁体  17
    3.1.4 测试仪外观设计  17-18
  3.2 运动控制系统  18-26
    3.2.1 步进电机及驱动  18-20
    3.2.2 步进电机控制器  20-21
    3.2.3 平移台控制系统  21-23
    3.2.4 电动缸控制系统  23-26
  3.3 数据采集系统  26-30
    3.3.1 力传感器  26
    3.3.2 数据采集卡  26-29
    3.3.3 模拟信号输入  29-30
  3.4 小结  30-31
第4章软件设计  31-60
  4.1 开发环境与功能需求  31-34
  4.2 运动控制模块设计  34-44
  4.3 数据采集模块设计  44-49
  4.4 界面模块设计  49-59
  4.5 文件生成模块设计  59
  4.6 小结  59-60
第5章系统调试  60-64
  5.1 硬件调试  60-62
    5.1.1 平移台控制系统调试  60-61
    5.1.2 电动缸控制系统调试  61-62
  5.2 软件调试  62-63
  5.3 小结  63-64
第6章系统标定及测试结果分析  64-72
  6.1 系统标定  64-65
    6.1.1 机械定位  64-65
    6.1.2 传感器标定  65
  6.2 结果分析  65-71
  6.3 小结  71-72
结论  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
附录1 测试仪实物图  77-78
附录2 相关公式  78-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79

高温超导测试仪的研制

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