硬质合金材料磁饱和数据采集系统的研究与设计

发布时间：2017-09-03 17:38

  本文关键词：硬质合金材料磁饱和数据采集系统的研究与设计

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【摘要】：随着硬质合金材料应用的不断普及,从最开始碳化钨类硬质合金的出现,越来越多的种类的硬质合金相继被发明。为了保证其在生产过程中的质量,越来越多的测试方法被提出,其中对特定牌号的质量控制,以相对磁饱和、矫顽磁力、密度三项检测尤为重要,而对磁饱和的研究特别是检测方面相对起步比较晚。本文从硬质合金材料的实际检测应用出发,提出了适合大多数硬质合金材料磁饱和检测要求的数据采集系统方案。本文首先对整个硬质合金的发展的历史和现状进行了介绍,就磁性材料的静态磁性参数方法进行了总结,并对磁性材料分类进行了介绍,从内部机理和宏观表现详细分析了铁磁性材料的磁化现象。然后文章从系统的硬件和软件方面对硬质合金磁饱和数据采集系统进行了详细介绍,硬件方面综合系统的需求提出了采用FPGA EP2C8Q208C8N作为主控器件,采用USB2.0通讯协议作为数据传输通道的总体方案,对传感装置、信号的调理电路、A/D转换等进行了设计,并将FPGA对这些芯片的控制逻辑进行了功能仿真;软件方面结合使用的USB控制芯片EZ-USB FX2LP CY7C68013A,详细阐述了固件程序的开发,介绍了Windows驱动程序开发的历程并设计了USB设备驱动程序,通过动态链接库技术对USB驱动接口进一步封装,采用Delphi编写上位机能够更快地完成界面的开发,在进行数据采集的同时,根据需要采用了多线程技术,使得对界面的操作和数据的采集工作得到分离。本文最后通过在所编写的上位机上进行测试,对驱动程序和固件程序都进行了验证,同时系统能够完成对采集参数、监测I/O状态、定时器设置等功能,最后对实际样品进行测试,通过参数的设置,证明能采集到磁饱和电信号,并且测试系统重复性好,此数据采集为后续对采集数据的进一步处理提供了可靠的基础。
【关键词】：硬质合金 磁饱和 数据采集系统 EP2C8Q208C8N USB
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG135.5;TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 硬质合金的发展状况12-13
• 1.3 磁性材料静态参数测量方法综述13-14
• 1.4 国内外研究方向和现状14-15
• 1.5 本文主要内容及结构安排15-17
• 第2章 硬质合金材料磁饱和测量原理及方法17-23
• 2.1 磁性材料的分类17-18
• 2.2 铁磁性材料的磁化18-20
• 2.2.1 磁化的内部机理18-19
• 2.2.2 磁化的宏观表现19-20
• 2.3 硬质合金磁饱和参数检测方法20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 采集系统硬件电路设计23-48
• 3.1 系统结构框架23
• 3.2 FPGA内部逻辑方案及最小系统设计23-28
• 3.2.1 Altera Cyclone系列FPGA简介23-25
• 3.2.2 内部逻辑设计方案25-26
• 3.2.3 时钟电路26-27
• 3.2.4 复位电路27
• 3.2.5 配置及下载电路27-28
• 3.3 数据缓存通道FIFO设计28-32
• 3.3.1 FIFO原理28-29
• 3.3.2 FIFO实现29-31
• 3.3.3 缓存切换及编帧设计31-32
• 3.4 数据采集电路设计32-38
• 3.4.1 传感装置设计32-33
• 3.4.2 信号放大及预处理电路设计33
• 3.4.3 模数转换设计33-36
• 3.4.4 样品输送控制模块设计36-38
• 3.5 USB通讯模块电路设计38-46
• 3.5.1 常用USB2.0 功能设备芯片分类38-39
• 3.5.2 CY7C68013A芯片介绍39-40
• 3.5.3 枚举与重枚举40-42
• 3.5.4 端点及缓存配置42-43
• 3.5.5 异步SLAVE FIFO模式43-45
• 3.5.6 接口时序设计45-46
• 3.6 系统电源设计46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 系统软件设计48-69
• 4.1 固件程序的设计48-55
• 4.1.1 固件简介48-49
• 4.1.2 数据采集USB固件需求分析49
• 4.1.3 EZ-USB固件框架介绍49-52
• 4.1.4 SLAVE FIFO模式USB固件设计52-55
• 4.2 数据采集的驱动程序开发55-58
• 4.2.1 Windows设备驱动程序发展简介55-56
• 4.2.2 USB设备驱动程序开发56-57
• 4.2.3 INF文件57-58
• 4.3 数据采集动态链接库开发58-63
• 4.3.1 动态链接库技术介绍58-59
• 4.3.2 动态链接库的需求分析59-60
• 4.3.3 动态链接库的分块实现60-63
• 4.4 数据采集上位机设计63-68
• 4.4.1 上位机简介63-64
• 4.4.2 数据采集上位机设计任务64-66
• 4.4.3 多线程数据采集技术的应用66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 采集系统测试69-76
• 5.1 安装设备驱动程序69-70
• 5.2 烧写固件程序70
• 5.3 数字量采集的测试70
• 5.4 空样测试70-72
• 5.5 样品测试72-74
• 5.6 本章小结74-76
• 总结与展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 附录A 攻读学位期间的成果82-83
• 附录B 攻读硕士期间所参加的科研项目83

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