本文關(guān)鍵詞：電磁成形短脈沖放電電流的高速數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理

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【摘要】：作為一種輕合金材料高速成形的新型技術(shù)手段,電磁成形技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它可以實(shí)現(xiàn)一些高強(qiáng)度難成形的金屬材料的成形,具有非接觸提高材料表面質(zhì)量、高速率減小金屬工件回彈等優(yōu)勢(shì),能克服傳統(tǒng)成形方法的技術(shù)瓶頸。而電磁成形工藝中,成形線圈與金屬工件之間相互作用的電磁力是由流過(guò)成形線圈電流的快速變化產(chǎn)生的。電磁成形技術(shù)中,成形回路的放電電流是一個(gè)重要參數(shù),一方面反映了放電回路電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)特征,另一方面是計(jì)算驅(qū)動(dòng)材料變形的電磁力的基礎(chǔ)。因此,對(duì)電磁成形裝置放電電流的準(zhǔn)確測(cè)量具有重要意義。電磁成形過(guò)程中的放電電流是一種變化頻率高、幅值大的脈沖電流,其測(cè)量存在一些傳統(tǒng)電流測(cè)量難以克服的困難之處。論文根據(jù)實(shí)際的測(cè)量要求,分析了電磁成形短脈沖放電電流的測(cè)量原理,仿真分析了放電電流的變化特性,提出了以空心線圈作為傳感器采集放電電流微分形式的信號(hào)、以結(jié)構(gòu)靈活的數(shù)字積分器進(jìn)行積分運(yùn)算的總體技術(shù)方案。在測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面,論文針對(duì)傳感器輸出電壓過(guò)大問(wèn)題,通過(guò)信號(hào)的衰減處理后將數(shù)據(jù)送入以FPGA和DSP為核心的硬件系統(tǒng)進(jìn)行差分放大,以消除零點(diǎn)漂移等干擾因素對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響,而后將數(shù)據(jù)送入AD芯片中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算。在測(cè)量系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方面,論文闡述了測(cè)量裝置各模塊的軟件設(shè)計(jì)構(gòu)架,介紹了數(shù)據(jù)采集和處理的軟件實(shí)現(xiàn)方案,結(jié)合具體功能實(shí)現(xiàn),給出了部分程序代碼。測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)處理的關(guān)鍵部分采用了基于FPGA和DSP的數(shù)據(jù)采集方案,將DSP高速數(shù)據(jù)處理和FPGA的高速時(shí)序控制特點(diǎn)結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)了放電電流10MSps的高速采集。論文設(shè)計(jì)搭建了相應(yīng)的放電電流測(cè)量裝置,在華中科技大學(xué)國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)中心973多時(shí)空電磁成形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,測(cè)量了電磁脹環(huán)實(shí)驗(yàn)中的放電電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性和誤差均可控制在3%以內(nèi),滿足脈沖大電流的測(cè)量需要,驗(yàn)證了本測(cè)量系統(tǒng)的可行性。論文計(jì)算并分析了測(cè)量誤差,并以此為基礎(chǔ)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題提出了今后可能的改進(jìn)方案。最后,對(duì)論文工作進(jìn)行了總結(jié),對(duì)下一步工作作出了展望。
【關(guān)鍵詞】：電磁成形 高速數(shù)據(jù)采集 信號(hào)處理 脈沖電流測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG391;TP274.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-15
• 1.1 課題背景和研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 2 放電電流特性與測(cè)量原理分析15-36
• 2.1 電磁成形放電裝置15-17
• 2.2 電磁成形放電電流特性17-18
• 2.3 空心線圈測(cè)量原理18-21
• 2.4 信號(hào)的衰減處理21-25
• 2.5 積分器的選取25-27
• 2.6 數(shù)字積分算法27-31
• 2.7 信號(hào)的濾波31-35
• 本章小結(jié)35-36
• 3 電磁成形放電電流數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案36-43
• 3.1 總體設(shè)計(jì)方案36-37
• 3.2 核心芯片選型37
• 3.3 硬件電路模塊介紹與工作原理37-42
• 本章小結(jié)42-43
• 4 電磁成形放電電流數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)43-53
• 4.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序43-45
• 4.2 高速數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理程序45-50
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議50-52
• 本章小結(jié)52-53
• 5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析53-65
• 5.1 測(cè)量環(huán)境53-55
• 5.2 測(cè)量數(shù)據(jù)與波形55-60
• 5.3 測(cè)量結(jié)果分析60-64
• 本章小結(jié)64-65
• 6 論文總結(jié)65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70

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本文編號(hào)：1043564