全文总字数：2418字

基于单片机的磁流变阻尼器阻尼通道磁场检测系统设计文献综述

1. 引言

振动和冲击作为运动的主要形式，是自然界中广泛存在的现象，研究振动与冲击的主要目的之一是减少其危害^[[1]]。随着结构设计思想和方法的不断改进以及高新技术的应用，工程中所遇到的冲击问题的强度越来越大，在航空航天、军工、交通运输、机械制造和工程建筑领域都不同程度的存在着函待解决的冲击问题，它们往往引起结构的振动、疲劳和破坏，因而解决好冲击缓冲问题对于提高工程质量至关重要^[[2]]。

磁流变阻尼器是一种阻尼力可调的智能型阻尼装置，目前正广泛应用。为实现较好的减振或缓冲效果，需要对磁流变阻尼器进行有效的控制。由于磁流变阻尼器结构包含铁磁材料，受磁滞非线性特性的影响，特别在对快速性要求较高的冲击缓冲系统中，磁滞特性对磁流变阻尼器控制性能的影响显得较为突出。通常可通过测量力、位移或者速度等便于检测的信号进行反馈控制并非十分理想。本课题将脱离简单的信号的反馈控制。利用单片机和安装在阻尼器内的霍尔传感器来实时测试磁流变阻尼器有效阻尼通道内的磁感应强度，实现对磁滞的补偿控制，为磁流变阻尼器提供一种新的有效控制方法。

1. 霍尔传感器

霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量，如电流、磁场强度或其它机械量(位移、压力)等转换成电压输出的一种传感器。

通常在使用霍尔传感器时必须通过信号调理电路对热零点漂移、热灵敏度漂移、以及由于工作过程中引起的其它误差进行修正。传统的方法完全在模拟域对信号进行校准与补偿。这种方法存在着以下缺点：(1)补偿影响传感器误差的非线性；(2)补偿元件同样受温度的影响；(3)补偿元件相互影响较大，使修正过程十分繁琐；(4)激光微调或其它自动化设备价格昂贵。

何涛等人^[3]利用MAX1457对霍尔传感器信号进行调理，由于采用了二阶线性误差补偿和高阶温度补偿，使得准确度在全温范围内高达plusmn;0.1%，该芯片是为压阻式传感器调理电路设计，由于霍尔元件可以等效为一个四臂电桥，所以MAX1457也可用于霍尔传感器的接口电路。江铭波等^[5]详细说明了不论是测量磁场还是其他多种物理量，霍尔元件在其中都又非常广泛的运用，并且带来的收益非常大。

1. 磁流变阻尼器的磁场检测研究

目前，磁性材料和各种结构磁器件的应用越来越普遍，对磁性材料和磁器件的磁场分布测量也提出了更高的要求，只进行个别点的表磁测量已不能完全满足要求，对磁场分布的测量结果希望能够用三维图形直观地表示。近年来，国内外对磁性器件和磁性材料的磁场测量技术进行了大量的研究，并且取得了不少成果。但是，上述研究存在一定的局限性，其一，采用专用的数据采集卡或三维磁传感器，价格昂贵；其二，测量的只是一个方向上磁场分布或量值，不能全面反映被测磁场的分布规律。针对以上研究的局限性，杭州电子科技大学电子信息学院的徐亚雪等人提出以霍尔传感器和PIC16F877 单片机组成前端数据采集系统代替数据采集卡。上下位机通过RS-232串口接收或发送数据和指令。PC机串口的RS-232电平和单片机输出的TTL电平不一致、故需要加入电平转换电路，文中采用MAX232芯片，它的输入和输出引脚直接与PIC单片机USART模块全双工异步发送接收端，即RC6和RC7相连，这样可以实现单片机与上位机的全双工异步通信。

1. 单片机的设计

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。