內(nèi)置式梯度磁場產(chǎn)生裝置的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、磁場在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。在不同的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中所需的磁場分布和磁場強(qiáng)弱各不相同，因此產(chǎn)生各種磁場分布、控制磁場強(qiáng)弱的磁場產(chǎn)生裝置也各不相同。本設(shè)計(jì)是為某研究院開發(fā)的一種內(nèi)置式梯度磁場產(chǎn)生裝置，要求工作點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以及磁場的分布曲線應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，此外，還要達(dá)到磁場穩(wěn)定性、裝置散熱等各項(xiàng)指標(biāo)的技術(shù)要求。 本論文根據(jù)磁場產(chǎn)生裝置的技術(shù)要求，選取合適的電磁材料，合理設(shè)計(jì)磁極、磁軛和鐵心的形狀及尺寸；設(shè)計(jì)勵磁線圈的相關(guān)

2、參數(shù)，選擇線圈的繞制方法；并根據(jù)設(shè)計(jì)要求中規(guī)定的空間合理布局線圈和冷卻裝置，確定循環(huán)水冷卻方案。應(yīng)用ANSYS軟件對磁場產(chǎn)生裝置的電磁場進(jìn)行有限元計(jì)算與分析，對磁極、磁軛的形狀及其關(guān)鍵尺寸進(jìn)行優(yōu)化，分析磁極形狀、氣隙大小等因素對磁場分布的影響，以尋求最佳設(shè)計(jì)方案。 為了達(dá)到調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)弱、保持磁場穩(wěn)定性的技術(shù)要求，采用單片機(jī)控制系統(tǒng)對磁場進(jìn)行閉環(huán)控制。為此設(shè)計(jì)并開發(fā)了由單片機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器以及勵磁電源等器件構(gòu)

3、成的硬件系統(tǒng)，并用C51語言對單片機(jī)進(jìn)行編程控制。該系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為核心，用霍爾傳感器檢測磁場感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換形成反饋信號，單片機(jī)進(jìn)行控制運(yùn)算，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出控制信號，控制電源電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流、控制磁場精度并保持磁場長期穩(wěn)定工作的目的。此外，本系統(tǒng)還具有工作點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)時顯示、鍵盤指令輸入、上位機(jī)串口通信、監(jiān)控等功能。 通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，對磁場產(chǎn)生裝置進(jìn)行標(biāo)定，校核磁場分布和工作點(diǎn)的磁場大小，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果