基于ARM的矫顽磁力仪的研制

　　0　引言

　　放置在螺线管中的被测样品在螺线管产生的磁场作用下磁化到饱和,当该作用磁场减弱至零时,样品上仍保留了一定的剩磁。为使试样表面剩磁降至零,在螺线管中所加反向磁场就是该样品的矫顽磁力Hc值。文中研究的就是一种针对磁性材料(如硬质合金)矫顽力进行快速检测的工业自动化仪器,其矫顽力检测范围在0~60 kA/m之间。国际上,同类测试仪主要是KOERZIMAT型矫顽力测量仪,该测试仪所能测量最大样品的直径小于60 mm,测试时线圈发热严重,对温度要求严格,且价格昂贵,维修不方便。在国内,该种仪器基本还停留在模拟技术上,手动操作繁琐,测试精度不高。而矫顽力作为磁性材料的主要技术参数之一,需要一种能快速、准确对其进行检测的自动化测试仪器。该系统便是针对此进行的研究。

　　1　系统结构与硬件设计

　　1·1　系统结构

　　该系统主要包括:检测线圈、充磁电路、退磁电路,对表面剩磁进行检测的剩磁传感器和以ARM9为核心的信号检测及数据处理系统。具体系统结构图如图1所示。其中检测线圈包括充磁绕组和退磁绕组,样品放在线圈中进行充磁和退磁操作。剩磁传感器用来检测样品表面微弱的剩磁信号,当表面剩磁为零时,所加的反向退磁场即为该样品的矫顽磁力Hc值。

　　充磁电路采用脉冲式充磁法[1],通过大电容的快速充放电来实现对样品的快速充磁。在充磁电路中采用可控硅电路来实现安全无电火花的大电流高压充磁。

　　退磁电路主要采用数控恒流源实现高精度可控退磁。信号检测及数据处理系统是整个系统的核心,它完成的主要功能包括:数据采集,控制指令的收发,数据的处理、存储和传输,实　　现与用户的交互等。其具体系统结构图见图2。

　　信号检测及数据处理系统以ARM嵌入式系统为核心,基于QtEmbedded的界面应用程序可以将测试结果及测试曲线实时显示在LCD上。用户使用触摸屏或标准键盘与系统交互,可以选择网络数据发送或存储至移动介质中。系统分层设计[2],具体程序不会涉及底层硬件以及Linux系统。

　　1·2　硬件设计

　　1·2·1　信号及数据处理硬件

　　信号检测及数据处理核心板由S3C2410芯片、64M的SDRAM、64M的NAND Flash和以太网卡芯片CS8900A组成,具体见图3。S3C2410的LCD控制器和触屏控制器通过接口与带有触摸屏的TFT液晶显示模块相连接。数据采集系统使用12 bit的A/D芯片TLV2544,其4通道最高支持200 KSPS的采样,具有内部基准电压和SPI接口。DAC采用12bit芯片TLV5638。DAC输出信号主要用来控制恒流源的退磁电流大小。S3C2410的USB接口可以连接无线网卡,USB打印机,或者移动U盘进行数据无线传输、存储或打印。另外, S3C2410的GPIO口,可以用来做相应控制信号,控制充退磁过程。