磁电系数自动化测量系统的研究

摘要

磁电效应是物质在外加磁场诱导下发生电极化或在外加电场诱导下产生磁化的现象。近年来，由于在材料中观察到显著的磁电耦合作用，磁电效应越来越受到人们的广泛关注。它具有较好的应用前景，在磁传感器方面可以用来探测弱磁场，在微波器件方面可以制作可调微波滤波器和相移器，也可以利用磁电共振下电压增益较高的特点来制作功率转换器件。而磁电系数，作为衡量磁电效应的主要指标，其测试平台的标准化和自动化就显得尤为重要。
　　本论文从磁电系数的测量原理出发，采用动态测试法，在偏置磁场下，外加一微弱交流磁场，通过测量得到磁电材料诱导的电压，进一步计算即可获得磁电系数。论文从直流磁场的产生及检测、交流磁场的产生及衡量、感应电压的测量、硬件接口、软件平台等几个方面的逐一分析，提出了磁电系数测量系统的总体方案，并在PC机上编写基于Java Swing的自动化控制软件，软件以串口通信的方式来控制直流源和交流源信号的输出及高斯计、锁相放大器和多用表进行信号测量。硬件模块性能测量表明该系统直流磁场输出范围0～4000Oe，交流磁场幅值0.4～1Oe，频率0～200kHz。系统软件采用串口轮询控制技术实现了多台设备的有序控制，利用多线程技术克服了任务操作阻塞访问UI组件的问题，使得图表的更新与数据的接收同步。最后，系统对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合材料测试，得到了1kHz、1Oe低频交变磁场下，磁电系数与直流偏置磁场的关系及在一定直流偏置场下，磁电系数与交流磁场频率的关系，其测试结果符合材料的特性，验证了系统的正确性。另外，论文最后还给出了系统最终的测量精度，锁相放大器为0.01mV/cm·Oe，多用表为0.05mV/cm·Oe。系统采用锁相放大器和多用表联合测量的方式，既保证了测量精度，又扩展了磁电响应的频率测量范围。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 磁电系数的测量

1.3 论文的意义及主要工作

2 磁电系数测量系统方案设计

2.1磁电系数测量系统总体方案

2.2可行性分析

2.3本章小结

3 磁电系数测量系统的硬件和软件设计

3.1 磁电系数测量系统硬件设计

3.2 磁电系数测量系统软件设计

3.3 本章小结

4 系统测试与结果分析

4.1 测试方法

4.2 测试结果及分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献