電磁成形短脈沖放電電流的高速數(shù)據(jù)采集與信號處理.pdf

1、作為一種輕合金材料高速成形的新型技術(shù)手段，電磁成形技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。它可以實(shí)現(xiàn)一些高強(qiáng)度難成形的金屬材料的成形，具有非接觸提高材料表面質(zhì)量、高速率減小金屬工件回彈等優(yōu)勢，能克服傳統(tǒng)成形方法的技術(shù)瓶頸。而電磁成形工藝中，成形線圈與金屬工件之間相互作用的電磁力是由流過成形線圈電流的快速變化產(chǎn)生的。電磁成形技術(shù)中，成形回路的放電電流是一個(gè)重要參數(shù)，一方面反映了放電回路電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)特征，另一方面是計(jì)算驅(qū)動材料變形的電磁力的基礎(chǔ)。因此

2、，對電磁成形裝置放電電流的準(zhǔn)確測量具有重要意義。
　　電磁成形過程中的放電電流是一種變化頻率高、幅值大的脈沖電流，其測量存在一些傳統(tǒng)電流測量難以克服的困難之處。論文根據(jù)實(shí)際的測量要求，分析了電磁成形短脈沖放電電流的測量原理，仿真分析了放電電流的變化特性，提出了以空心線圈作為傳感器采集放電電流微分形式的信號、以結(jié)構(gòu)靈活的數(shù)字積分器進(jìn)行積分運(yùn)算的總體技術(shù)方案。
　　在測量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面，論文針對傳感器輸出電壓過大問題，通過信號

3、的衰減處理后將數(shù)據(jù)送入以FPGA和DSP為核心的硬件系統(tǒng)進(jìn)行差分放大，以消除零點(diǎn)漂移等干擾因素對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，而后將數(shù)據(jù)送入AD芯片中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行積分運(yùn)算。在測量系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方面，論文闡述了測量裝置各模塊的軟件設(shè)計(jì)構(gòu)架，介紹了數(shù)據(jù)采集和處理的軟件實(shí)現(xiàn)方案，結(jié)合具體功能實(shí)現(xiàn)，給出了部分程序代碼。測量系統(tǒng)信號處理的關(guān)鍵部分采用了基于FPGA和DSP的數(shù)據(jù)采集方案，將DSP高速數(shù)據(jù)處理和FPGA的高速時(shí)序控制

4、特點(diǎn)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了放電電流10MSps的高速采集。
　　論文設(shè)計(jì)搭建了相應(yīng)的放電電流測量裝置，在華中科技大學(xué)國家脈沖強(qiáng)磁場中心973多時(shí)空電磁成形實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了現(xiàn)場測試，測量了電磁脹環(huán)實(shí)驗(yàn)中的放電電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測量數(shù)據(jù)的一致性和誤差均可控制在3％以內(nèi)，滿足脈沖大電流的測量需要，驗(yàn)證了本測量系統(tǒng)的可行性。論文計(jì)算并分析了測量誤差，并以此為基礎(chǔ)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的問題提出了今后可能的改進(jìn)方案。
　　最后，對論文工作進(jìn)行