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基本信息
- 項目名稱：
- 中頻強磁場空間點測量裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 中頻強磁場在醫(yī)學(xué)、科學(xué)實驗和抗干擾測量等應(yīng)用越來越廣，目前磁場測量大多針對恒定磁場，一般交變磁場測量儀器可測量低頻強磁場和高頻弱磁場，也無法連續(xù)測量和顯示空間點磁場。 本設(shè)計的中頻強磁場測量裝置采用上下位機的結(jié)構(gòu)，包括測量探頭、便攜式檢測儀和上位機的數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)。設(shè)計制作和標(biāo)定中頻強磁場測量傳感器，具有較高精度和強抗干擾能力；通過下位機攜式檢測儀連續(xù)測量空間點磁場的檢測、信號處理等，將數(shù)據(jù)離線傳到上位機，再進行數(shù)據(jù)處理和空間點顯示，實現(xiàn)強干擾下的中頻強磁場空間點測量和顯示。該裝置具有使用方便、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)處理容易、能夠直觀顯示空間點磁場、性價比高等優(yōu)點。
- 詳細(xì)介紹：
- 現(xiàn)代科技發(fā)展，使中頻強磁場的應(yīng)用越來越廣泛，如醫(yī)學(xué)應(yīng)用、科學(xué)實驗和抗干擾測量，中頻強磁場是測量領(lǐng)域一個難題，主要是目前的測量儀器大多針對恒定磁場，而交變磁場測量儀器一般可以測量低頻強磁場和高頻弱磁場，也無法連續(xù)測量和顯示空間點磁場。本設(shè)計采用上下位機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計一款包括測量探頭、便攜式檢測儀和上位機的數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)的中頻強磁場測量裝置。通過實驗標(biāo)定，得到較高精度和強抗干擾能力的中頻強磁場測量傳感器，實現(xiàn)中頻強磁場測量的空間點測量和顯示。 在下位機硬件設(shè)計方面，采用中頻程控放大和整流、峰峰值檢測、PWM調(diào)制、MCU電壓比較檢測出空間點磁場場強和頻率，可實現(xiàn)手動和自動記錄保存數(shù)據(jù)，并通過RS232/USB通訊將數(shù)據(jù)傳送到PC機進行相關(guān)處理。在下位機軟件設(shè)計方面，嵌入μCOS-II操作系統(tǒng)，在該軟件平臺下，充分利用片上資源，優(yōu)化任務(wù)調(diào)度。 在上位機程序設(shè)計方面，可以完成與下位機的通訊功能、實現(xiàn)立體曲面顯示、數(shù)據(jù)誤差分析、建模處理、數(shù)據(jù)歸檔、調(diào)用和打印等，使數(shù)據(jù)分析管理自動優(yōu)化，在這個基礎(chǔ)上設(shè)計磁場的三維空間強度的重構(gòu)，軟件界面友好，使用方便。 本作品的創(chuàng)新之處如下： （1）自制傳感器提高線性度、精度和抗干擾能力，并可避免強磁場直接燒壞；通過數(shù)字開關(guān)將信號完整傳送到專業(yè)測控電路和程控放大電路，經(jīng)過自動校檢，消除電路中的溫漂和零漂。 （2）采用PWM調(diào)制后的MUC內(nèi)部電壓比較的方法檢測電壓是少有的，當(dāng)比較頻率為1MHz時就達到10位AD芯片的精度，有很高的分辨率，而且使用靈活方便，有很好的移植性。 （3）內(nèi)部自帶1Mbit數(shù)據(jù)存儲空間，保存即時數(shù)據(jù)和波形，通過RS232/ USB傳輸?shù)絇C機上搭建的數(shù)據(jù)庫方便日后數(shù)據(jù)調(diào)用、誤差分析、建模處理等。 （4）在數(shù)據(jù)顯示方面，本設(shè)計使用了128×64LCD的點陣顯示器，不但能清晰地顯示測量數(shù)據(jù)，還可以通過我們設(shè)計的菜單顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇與數(shù)據(jù)的存儲與通訊設(shè)置。 （5）在上位機程序設(shè)計方面，主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、二維顯示和三維顯示五個模塊。能完成數(shù)據(jù)線性度分析、誤差分析處理、立體三維顯示和數(shù)據(jù)存儲管理等功能。軟件界面友好、使用方便。 （6）下位機體積小，便攜靈活。 本作品主要設(shè)計了一款中頻強磁場空間點測量裝置，它的技術(shù)方案是：該作品由傳感器模塊、模擬放大電路模塊、PWM調(diào)制模塊、數(shù)字控制電路模塊、通訊模塊和上位機模塊組成。通過自制測量探頭并通過實驗標(biāo)定得到較高精度的傳感器，測量中頻強磁場，經(jīng)過信號放大電路后接入以LM3S1138為核心的下位機進行數(shù)據(jù)顯示，并通過RS232/USB通訊將數(shù)據(jù)傳送到上位機進行建模處理、誤差分析、數(shù)據(jù)調(diào)用、存儲管理和立體曲面顯示等。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.設(shè)計目的 現(xiàn)代科技發(fā)展，使中頻強磁場的應(yīng)用愈加泛,如醫(yī)學(xué)應(yīng)用、科研和磁場干擾測量，而中頻強磁場是測量領(lǐng)域一個難題。目前的測量儀器大多針對恒定磁場，交變磁場測量儀器一般可以測量低頻強磁場和高頻弱磁場。本項目設(shè)計開發(fā)一款中頻強磁場空間點測量裝置，包括測量探頭、磁場檢測儀和上位機的數(shù)據(jù)顯示分析系統(tǒng)，實現(xiàn)中頻強磁場及其空間點磁場強度和頻率的測量，提高線性度、精度和抗干擾能力。 2.基本思路 自制中頻強磁場特殊測量探頭，通過實驗標(biāo)定，得到較高精度的傳感器，采用中頻程控放大和整流、峰峰值檢測量、PWM調(diào)制進行AD轉(zhuǎn)換、MCU電壓比較，檢測和顯示磁場場強和頻率，記錄保存數(shù)據(jù)，并通過RS232/USB 將數(shù)據(jù)傳送到PC機進行分析、處理與管理，實現(xiàn)磁場強度的曲線、立體三維的構(gòu)圖及顯示。 3.創(chuàng)新點及技術(shù)關(guān)鍵 ①自制特殊的傳感器及標(biāo)定 ②中頻強磁場空間點測量 ③數(shù)據(jù)采集與抗干擾傳送 ④數(shù)據(jù)分析管理及三維立體曲面顯示 4.主要技術(shù)指標(biāo) ①交變磁場頻率：0-150KHz;場強：0-650GS ②測量頻率精度：2%；峰峰值精度：10% ③液晶顯示：點陣LCD128×64顯示 ④數(shù)據(jù)存儲：1Mbit內(nèi)存 ⑤通訊：RS232/USB與PC上位機數(shù)據(jù)傳輸 ⑥電池參數(shù)：3節(jié)9V電池；使用時間：≥6小時
科學(xué)性、先進性
- 現(xiàn)有的磁場檢測儀器的主要特點是： 1.大部分磁場測量傳感器面向恒定磁場，一些傳感器置于中頻強磁場下出現(xiàn)發(fā)熱燒毀現(xiàn)象 2.交變磁場測量儀器一般只可測量低頻強磁場和高頻弱磁場。一些磁場測量傳感器能測量較低頻率的強磁場，但達不到所規(guī)定的磁場參數(shù)要求 3.電壓檢測多采用傳統(tǒng)的AD芯片，抗干擾能力差 4.大部分磁場測量儀器體積大，便攜性差 針對以上缺點，本設(shè)計提供一款包括自制特殊傳感器、磁場檢測儀和上位機三維立體曲面顯示、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的中頻強磁場空間點測量裝置，填補國內(nèi)空白，表現(xiàn)如下： 1.采用自制高度精度和抗干擾的特殊傳感器，可避免強磁場直接燒壞，可對點磁場測量 2.采用PWM調(diào)制后的MUC內(nèi)部電壓比較的方法檢測電壓 3.體積小，便攜靈活，方便現(xiàn)場的檢測 4.具有1Mbit數(shù)據(jù)存儲空間，保存數(shù)據(jù)，通過RS232/USB傳輸?shù)缴衔粰C實現(xiàn)三維立體顯示，方便日后數(shù)據(jù)調(diào)用及處理
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月，在第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽終審決賽獲一等獎； 2008年12月，在第三屆“挑戰(zhàn)杯”某高校課外學(xué)術(shù)科技作品競賽決賽獲特等獎； 2008年3月，在某高校學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技立項項目評審組后期終審獲良好； 2007年11月，在某高校學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技立項項目評審組中期評審獲優(yōu)秀。
作品所處階段
- 完成實驗階段、已有相關(guān)專利，開始應(yīng)用。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1.使用說明 現(xiàn)場測量時人體不可攜帶任何金屬物質(zhì)，傳感器橫截面與磁力線垂直，操作按鍵實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、測量及記錄數(shù)據(jù)，并通過USB與電腦進行通訊。 2.技術(shù)特點和優(yōu)勢 中頻強磁場傳感器的制作與標(biāo)定，測量電路與抗干擾設(shè)計，上位機軟件的數(shù)據(jù)處理及三維立體顯示，便攜靈活，抗干擾能力強。 3.適應(yīng)范圍 任何應(yīng)用中頻強磁場的生產(chǎn)和生活中并需要磁場測量的場合。 4.推廣前景 科技的發(fā)展促使中頻強磁場的應(yīng)用愈加廣泛，設(shè)計便攜靈活、顯示直觀、測量結(jié)果可移植性好的中頻強磁場空間點測量裝置將具備廣闊的應(yīng)用前景。 5.市場分析和經(jīng)濟效益 本作品推廣普及，可估算其經(jīng)濟效益前景，如國外同類產(chǎn)品的價格約為每臺60000元，按國外同類產(chǎn)品價格的20%，年銷售量按500臺計算，可獲600000*500*20%=600萬元的銷售額。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國內(nèi)外磁場檢測儀大多針對恒定磁場，而目前的交變磁場測量儀器集中在測量電磁輻射的高頻弱磁場和低頻強磁場，對于空間高頻強磁場的穩(wěn)態(tài)檢測，其測量范圍和精度都難以達到要求，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。 本作品提供了一款包括自制傳感器、磁場檢測儀和上位機的三維磁場強度顯示和分析系統(tǒng)的中頻強磁場空間點測量裝置，自制的傳感器提高了線性度、精度和抗干擾能力，不僅降低其成本，而且使測量方便精確，此外本作品的顯示直觀易懂、可實現(xiàn)手動或自動測量，更具人性化,電源采用3節(jié)9V電池更節(jié)能。設(shè)計該作品具有廣闊的應(yīng)用前景和市場，能填補國內(nèi)空白。 以下是國內(nèi)一些磁場檢測儀的簡介： 1.國內(nèi)檢測儀生產(chǎn)廠家北京宏昌信科技有限公司出的HI-3604 工頻電場磁場檢測儀技術(shù)參數(shù)如下： 頻率范圍：30-2000Hz； 電場范圍：1V/m-200kV/m； 檢測：單向、響應(yīng)、有效值； 存儲：最多127個數(shù)據(jù)； 頻率響應(yīng)：0.5dB（50-1000Hz）； 磁場范圍：0.2mGS-20GS； 環(huán)境：溫度10-40℃，濕度5％-95％。 2.國內(nèi)檢測儀生產(chǎn)廠家上海泰亞賽福有限公司出的HI3624（A） ELF/工頻磁場強度測試儀技術(shù)參數(shù)如下： 配置單軸磁場探頭，價格低廉，響應(yīng)頻率寬； 低頻率補償可選擇為5Hz或者30Hz； 響應(yīng)頻率上限為2000Hz； 自動量程0.2-20 gauss操作更方便； 遠程探頭可用來查找磁場源 3624頻響范圍30---2000HZ <3624A>頻響范圍50---2000HZ
