永磁体空间磁场测量系统的研究论文.pdf

Classified Index: TM937
: 621.


Dissertation for the Master Degree in Engineering

RESEARCH ON MAGNETIC FIELD
MEASUREMENT SYSTEM FOR
PERMANENT MAGNETS








Candidate： Tang Guijie
Supervisor： Zhao Zhiheng
Associate Supervisor： Liang Huimin
Academic Degree Applied for： Master of Engineering
Specialty： Electrical Engineering
Affiliation： Dept. of Electrical Engineering
Date of Defence： June, 2008
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘 要
本文主要是研究小型永磁体空间磁场测量方法，通过对现有磁场测量方
法应用前景的研究和分析后，提出了一种新颖的磁场测量系统，用于测量小
型永磁体空间磁场分布。
首先为实现磁场测量传感器的精确定位，测量系统设计采用步进电机驱
动控制。通过对现有四种中、强恒定磁场测量方法的研究和分析后，确定采
用基于霍尔效应的磁场测量方法，提出了磁场测量系统的机械结构、硬件电
路及软件总体设计方案。
测量系统采用以ARM微控制器为核心的硬件电路设计方案，具备较强
的数据处理能力和较好的实时特性。根据磁场测量精度及稳定性要求，设计
了14位高速AD数据采集电路；复位和硬件保护电路。UART上位机通讯电
路用于实现和上位机的数据交换，包括步进电机控制信息和AD采集到的数
据信息。
在硬件电路设计的基础上，论述了永磁体空间磁场测量系统的软件设
计，分析了永磁体空间磁场测量系统的两种工作模式，单点测量模式完成对
空间任意一点磁感应强度的矢量测量，多点圆周测量实现了对空间同一圆周
上的点的磁感应强度矢量测量。在此基础上，进行了单点测量算法和空间磁
场分布测量算法的上位机软件设计。
本文研制的磁场测量系统获得的小型永磁体空间磁场分布数据，可以用
于有限元软件的磁场仿真验证和指导小型永磁体的设计工作。

关键词 磁场测量；永磁体；霍尔传感器
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The paper focused on the measurement methods for small permanent
magnets. After research and analysis on various magnetic field measurement
methods, This paper presents a new magnetic field measurement system which
was invented for the small permanent magnets.
The step motors which are high accurate in position are used in this system.
After research and analysis on four classic magnetic field measurement methods,
we select Hall sensor for our engineering application. Then we designed the new
mecha