基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法

专利名称：基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种高等学校物理教学实验仪器的使用方法，确切地说，涉及 一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法，属于高校物理学、测 试技术或电子科学教学或技术训练用的模型或实验装置的技术领域。
背景技术：
参见图1，波尔共振仪是目前中国高校使用比较普及的一种新型教学实验
仪器，图中l是光电门，2是用于表示摆轮外径起始端的深凹槽，3是用于计算 摆轮转动角度的浅凹槽，4是铜质摆轮，5是摇杆，6是蜗巻弹簧，7是支撑架， 8是阻尼线圈，9是连杆，IO是摇杆螺钉，ll是光电门，12是角度盘，13是有 机玻璃转盘，14是底座，15是弹簧夹持螺钉，16是闪光灯。该仪器可用于观 察扭摆的简谐振动、阻尼振动、受迫振动等多种物理实验现象，同时该仪器还 可以对简谐振动的幅度、阻尼振动时的阻尼系数，以及受迫振动时的相位变化 进行测量。上述测量都是基于光电门对摆轮的转动角度进行数字式数据的测量， 这种数据的采集间隔较大。该仪器还可用于研究摆轮的混沌现象，由于混沌现 象的数据处理过程中需要对数值进行微分计算，因此，必须使用连续的方法(即 采集点比较密集的方式)进行数据采集。如果仍然采用原来设备的光电门就存 在两个问题 一是数据采集的间隔为2° ，达不到要求的间隔密集程度；二是 混沌现象的出现是在摆轮的边缘附加重物，从而改变系统的受力状态而实现的。 在这种情况下，原来摆轮边缘的齿型凹槽的通孔空间被遮挡，光电门无法实现 数据采集。
目前，国内高校实验室通常是使用德国莱宝公司的仪器开展观察和测量摆 轮的混沌现象的教学实验，德国莱宝仪器是利用位移传感器来实现混沌运动的 数据采集。具体方法是沿着摆轮的圆周附加一个线槽，将线安置在该线槽中，
并与位移传感器连接，当摆轮摆动时，安置在线槽中的线绳会随摆轮同步运动， 由位移传感器所记录的线绳的移动距离即反映了摆轮的移动信息。但是，这种 采集数据的方法由于传感系统与力学系统相互之间有摩擦，会对力学系统的受 力状态产生影响，在某些情况下甚至会导致改变力学现象，因此该仪器的设计 和制造都有特殊要求，比如对摆轮的材质、对电机的转速等均需进行特殊设计， 从而造成该仪器的售价昂贵(人民币约4万元)。目前，在中国国内各高校使用
右。由于该仪器不能达到上述设计要求，因此后者无法用于对摆轮混沌现象的 观察、研究和数据釆集的各项实验教学。
众所周知，物理学家霍尔在研究载流导体在J兹场中受力的性质时发现了 一
种i兹电效应现象任何导体通以电流时，如果在垂直于电流方向上存在石兹场， 则该导体内部会产生与电流和;兹场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应。 由于导体产生的霍尔效应远不如半导体材料，因此，通常用半导体材料制成霍 尔片(即霍尔元件)。
参见图2,霍尔元件是一块矩型半导体薄片，假设将一个长度为a、宽度为 b、厚度为d的霍尔片放入与该霍尔片相垂直的磁场中，如果在该半导体薄片 上沿着垂直于》兹场强度B的方向通以恒定电流^ ，这时i兹场对该半导体薄片中 定向迁移的载流子(电子或空穴)就产生了洛^r兹力A。如果载流子的电荷为 q(正电荷)，漂移速度，即定向运动速度为u,则洛伦兹力的大小及方向取决 于公式/s=gi3xS。在洛伦兹力的作用下，载流子的运动方向发生偏转，使 电荷聚集在半导体薄片相对应的两个侧面C和H上，该两个侧面之间将出现 电势差f^，即霍尔电压t^。霍尔在1879年发现的这种现象被称为霍尔效应。
在霍尔效应中，载流子在薄片侧面的聚集不会无限地进行下去，因为两个 侧面聚集的电荷在薄片中形成横向电场。设该电场强度为￡,方向由C指向 H ,该电场对载流子作用力的大小为厶=《五。从图2可以看出，电场力/￡ 的方向与洛伦兹力人的方向相反。在开始阶段，两个侧面聚集的电荷不多，横向电场强度较弱，电场力小于洛伦兹力，电荷将继续向两个侧面聚集，电场强 度将继续增强，电场力也就不断增大。最后，载流子所受的电场力和洛伦兹力 相等，即A^/s。此时，侧面的电荷将不再增加，达到平衡状态，在半导体薄
片中形成 一 个稳定的电场。此时半导体片中的横向电场强度为
￡ = & = & = u5 ;而两个侧面的霍尔电压也达到一个稳定值 《 ？
"〃=￡6 = 1^6 。假设n为半导体片中的载流子浓度，则/5=^ = "^^，推导 得到u = i 。将该解析式代入霍尔电压 的计算公式，得到
W《M
"W^丄/J^^^^-^M ;式中，&=丄=^， i^为霍尔系数，单位为
毫伏.毫米/毫安.千高斯(mV，mm/mA'kGS); ^^丄-^L, ^为霍尔元件的
n《d
灵敏度，其单位是毫伏/毫安.千高斯(mV/mA.kGS)。由该计算公式可知如果 给霍尔片通以设定的工作电流/,,且已知霍尔系数，则可以得到一个随^f兹场强 度B变化的霍尔电压6^。
因此，从20世纪50年代开始，随着半导体科技和生产工艺的飞速发展， 许多种具有明显霍尔效应的材料先后被研制出来，霍尔效应的应用也随之迅速 发展。现在利用霍尔效应和集成电路元器件制作的霍尔开关可以非常方便地把 磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又满足工业化生产的实际应用中 操作简易和可靠性高的各项要求，所以，现在霍尔效应已经在测量技术、自动 化技术、计算机和信息技术等许多领域得到了广泛应用。在测量技术中，霍尔 效应的典型应用是测量磁场。中国高校的实验室中，也经常利用霍尔片对磁场 进行测量，通过实验使大学生加深对霍尔效应基本原理的理解。
以混沌理论为核心之一的非线性科学被誉为本世纪继相对论和量子力学以 来的第三次科学革命。二十世纪八十年代以来，电子学领域出现了混沌的应用 研究浪潮，其中，以蔡氏对偶电路为代表的混沌电路与系统的研究、混沌同步
和控制理论在通信中的应用、混沌在扩频通信中的应用、混沌信号处理、分形 数据压缩和混沌神经网络等课题都已经成为各国学者研究的热点。
由于混沌信号具有非周期、连续宽频带、类噪声和长期不可预测等特点，
所以特别适用于保密通信、扩频通信等领域。1990年以来，混沌通信和混沌加 密技术已经成为国际电子通信领域的一个热门课题。近年来，由于混沌加密通 信一直是热门的科研课题，因此，观察和了解混沌现象的各种实验仪器和实验 方法自然成为国内高校相关专业非常重视的教学研究的课题。因此，如何利用 霍尔效应的物理原理以及高校实验室的现有实验设备，研制一种采集数据以观 察混沌和其它物理现象的实验方法，用于加深大学生对混沌现象、乃至混沌加 密通信的理解就成为业内许多科技和教学人员关注的新课题。

发明内容
有筌于此，本发明的目的是提供一种使用霍尔元件和波尔共振仪采集数据 的方法，该方法是利用霍尔元件和实验室现有的测试仪器(波尔共振仪)对一 个环绕转轴作规则或不规则运动的物体采集和测量其运动数据的高校教学实验 方法，本发明操作简便、实现容易，所需设备和器件成本低廉，可以方便地实 现包括扭摆的混沌运动和其它特殊运动状态下的数据采集和分析，有助于混沌 理论和实验的教学和研究。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动 状态数据的方法，是一种利用霍尔效应实现的非接触式采集数据的方法；其特 征在于该方法以-兹钢为待测物体放置在波尔共振仪上，位于运动状态的波尔 共振仪上的磁钢所产生的磁场相对于临近该磁钢固定放置的霍尔元件传感器形 成一个变化的磁场，再藉由霍尔元件传感器在该变化的磁场中所感应的电压来 反映待测物体的运动状态；最后将该感应电压进行放大和分析处理；该方法包 括下述步骤
(1)准备霍尔元件传感器、波尔共振仪、小圆柱形磁钢、差分放大器、以 及信号采集和分析仪器，并将小圓柱形磁钢粘固在波尔共振仪的转轴上，利用
波尔共振仪在该磁钢周围空间形成一个随该磁钢运动状态变化而改变的磁场，
且要满足对波尔共振仪的运动状态不产生任何影响的条件；
(2 )使用霍尔元件传感器釆集该波尔共振仪的摆轮运动状态的数据，并将 传感器检测出来的数据信号用差分放大器进行放大，再将放大器输出信号输入 给信号采集和分析仪器，进行分析处理。
所述步骤(1 )进一步包括下列操作内容
(11) 准备一个用作传感器的半导体材料制成的矩形霍尔片，将该霍尔片 固定焊接在一个长条状印刷电路板的一端，该印刷电路板上设有分别用于引入 霍尔片的输入电流和将霍尔片感应产生的霍尔电压导出的四条导线，其中该霍 尔片相对应的两个侧面的一对^l妄线点用作输入电流的输入端，并用稳压电源或 电池为其供电；另外两个相对应的侧面的 一对接线点则作为霍尔电压的输出端(12) 准备一个重量不超过10克的小圆柱形-兹钢，用作待测物体-波尔共 振仪的摆轮的振幅信息的表征物，并将该小圆柱形>磁钢固设在摆轮的转轴上， 以尽可能地避免或减少对波尔共振仪的受力状态产生影响；
(13 )准备一个差分放大电路以及信号采集和分析仪器，该差分放大电路 由直接耦合的两级运算放大器组成，第一级运放用于直接放大所述导出的霍尔 电压，其放大倍数应不低于2000倍，第二级运放用于消除测试过程中产生的直 流偏压分量；该信号釆集和分析仪器用于采集数据信号并进行分析处理，最后 将差分放大电路的输出端连接至信号采集和分析仪器的输入端。 所述步骤(2)进一步包括下列操作内容
(21) 利用一个三维调节固定支架固定夹持该长条状印刷电路板，并调整 其夹持位置，以使该印刷电路板端部的霍尔片尽量靠近固设在波尔共振仪转轴 中心的小圓柱形磁钢，但要留有必要的间隙距离，以使波尔共振仪的摆轮在摆 动的过程中，刚好不蹭到；兹钢，即不能影响该,兹钢的运动；
(22) 使该波尔共振仪的摆轮发生转动、或往复摆动、或混沌运动，以便 该小圆柱形磁钢在其周围形成一个随该摆轮运动状态变化而改变的》兹场；
(23) 利用信号采集和分析仪器直接将所采集的lt据信号显示在显示屏上。
所述步骤(11)中的稳压电源或电池的供电电压为1.5-3伏，工作电流为 1 ~ 3mA。
所述步骤(13)中的信号采集和分析仪器是安装有美国国家仪器公司NI 开发的数据采集和图形化显示的编程语言，即实验室虚拟仪器工程LabVIEW (Laboratory Virtual instrument Engineering)的i十算才几与美国国家4义器公司NI 生产的数据采集卡的组合，以便用户能够直接利用LabVIEW编程语言的自身 功能或自编程序， 一次完成感应电压数据的采集、存储和分析处理，并将分析 结果显示于计算机屏幕上。
本发明的有益效果是利用相对简单的物理原理，非常方便地实现了复杂运 动状态数据的非接触采集功能，与目前知晓的现有的各种数据采集方式相比较， 本发明方法的工作原理清晰易懂，装置结构简单(对国内高校现在广泛使用的 波尔共振仪不用进行任何改造，就能够实现功能上的扩展)，且价格低廉，操作 简单，容易实现，便于在高校中推广使用。同时，通过本发明的实验教学中对 霍尔效应、混沌现象等物理学基本原理的使用、演示和推广，能够激发和提高 大学生的浓厚学习兴趣，更好启发大学生的创新思维。


图1是波尔共振仪的结构组成示意图。
图2是霍尔元件的工作原理-霍尔效应的示意图。
图3是本发明用霍尔元件和波尔共振仪采集数据的方法操作步骤方框图。 图4是本发明中放置在印刷电路板一端的霍尔片传感器示意图。 图5是本发明实施例中的差分放大器电路原理图。 图6是本发明方法中的霍尔片和小磁钢的放置位置示意图(俯视图)。 图7 (A)、 (B)分别是本发明摆4仑在摆动过程中^兹钢与霍尔片的两个相对 位置示意图。
图8 (A)、 (B)分别是本发明实施例采集到的波尔共振仪的第一个运动状 态的数据时序图和对其中横坐标数据进行^:分处理后得到的相位图。
图9 (A)、 (B)分别是本发明实施例采集到的波尔共振仪的第二个运动状 态的数据时序图和对其中横坐标数据进行微分处理后得到的相位图。
图10 (A)、 (B)分别是本发明实施例采集到的波尔共振仪的第三个运动 状态的数据时序图和对其中横坐标数据进行微分处理后得到的相位图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作 进一步的详细描述。
本发明是一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法，该方法 是利用霍尔效应实现的一种非接触式采集数据的方法以磁钢为待测物体放置 在波尔共振仪上，位于运动状态的波尔共振仪上的磁钢所产生的磁场相对于靠 近该磁钢固定放置的霍尔元件传感器形成一个变化的磁场，再藉由霍尔元件传 感器在该变化的磁场中所感应的电压来反映待测物体的运动状态；最后将该感 应电压进行放大和分析处理。下面介绍本发明的两个具体操作步骤(参见图3):
(1) 准备霍尔元件传感器、波尔共振仪、小圓柱形磁钢、差分放大器、以 及信号釆集和分析仪器，并将小圓柱形磁钢片粘结固设在波尔共振仪的转轴上， 利用波尔共振仪在磁钢片周围空间形成一个随该磁钢运动状态变化而改变的磁 场，且要满足对波尔共振仪的运动状态不产生任何影响的条件；
(2) 使用霍尔元件传感器采集该波尔共振仪的摆轮运动状态的数据，并将 传感器检测出来的数据信号用差分放大器进行放大，在将放大器输出信号输入 给信号采集和分析仪器，进行分析处理。
其中步骤(1)进一步包括下列操作内容
(11)先准备本发明方法的一个关键装置(参见图4):用作传感器的半导 体材料制成的矩形霍尔片17，并将该霍尔片17固定焊接在一个长条状印刷电 路板18的一端，该印刷电路板18上设有分别用于引入霍尔片17的输入电流和 将霍尔片17感应产生的霍尔电压导出的四条导线19,其中该霍尔片相对应的 两个侧面的一对接线点用作输入电流的输入端(例如位于印刷电路板18中间的
第2、 3条导线)，并用稳压电源或电池为其供电(该稳压电源或电池的供电电 压为1.5-3伏，工作电流为1 3mA);另外两个相对应的侧面的一对接线点则 作为霍尔电压的输出端(例如位于印刷电路板18最上面和最下面的第1、 4条 导线)；该印刷电路板18除了具有将输入的霍尔电流引入和将输出的霍尔电压 导出的功能以外，同时可以方便地利用三维固定支架上对该印刷电路板18进行 固定和调整距离。
(12) 准备一个重量不超过10克的小圓柱形磁钢20,用作待测物体-波 尔共振仪的摆轮4的振幅信息的表征物，并将该小圆柱形,兹钢20粘接固定在摆 轮4的转轴上(参见图6),由于小圓柱形;兹钢20只有几克重，又位于摆轮4 的转轴上，不会对波尔共振仪的受力状态产生影响。但是，当摆轮4摆动时， 该磁钢20产生的磁场相对于靠近其的固定不动的霍尔元件17来说，就是一个 变化的石兹场，通过霍尔元件17感应的电压可清楚地反映出^兹钢20的运动变化 状态。
(13) 准备一个差分放大电路以及信号采集和分析仪器，由于霍尔片感应 输出的电压很小，因此必须利用高倍率的差分放大电路将该霍尔电压进行放大 处理。该差分放大电路由直接耦合的两级运算放大器组成，第一级运放用于直 接放大导出的霍尔电压，其放大倍数应不低于2000倍，第二级运放用于消除采 集数据过程中产生的直流偏压分量。
参见图5，该实施例的第一级运放放大倍数为2500倍，因此，其输出电压 为U。 = 25O0 xu, - U2，式中，U,是输入的霍尔电压，112是输入的直流分量， 利用该差分放大电路可以消除在采集数据过程中产生的直流偏压分量，并对微 小的电压信号进行放大。
最后将差分放大电路的输出端连接至信号采集和分析仪器的输入端，使用
该信号采集和分析仪器来对所采集的数据信号进行展示和分析处理。本发明的
信号采集和分析仪器是安装有美国国家仪器^^司NI开发的数据采集和图形化
显示的编程语言-实验室虚拟仪器工程LabVIEW( Laboratory Virtual instrument
Engineering)的计算机与美国国家仪器公司NI生产的数据采集卡(DAQ， Data
Acquisition)的组合，这种图形化的编程语言Lab VIEW已经被产业界、高校和 科研院所的学术界以及各种实验室所广泛接受而视为 一个标准的数据采集和仪 器控制软件。使用者可以根据自身要求和该编程语言的自身功能自行设置数据 采集的界面，也可以直接利用LabV正W编程语言自编程序， 一次完成感应电 压数据的采集、存储和分析处理，并将分析结果显示于计算机屏幕上。 本发明的操作步骤(2)进一步包括下列操作内容 (21 )利用一个三维调节固定支架固定夹持该长条状印刷电路板18,并对 其夹持位置进行调整，以使该印刷电路板18端部的霍尔片17尽量靠近固设在 波尔共振仪摆轮4的转轴中心的小圆柱形磁钢20，但要留有必要的间隙，以使 波尔共振仪的摆轮4在摆动的过程中，刚好不蹭到磁钢20，即不能影响该磁钢 20的运动。
参见图6所示的霍尔片17和磁钢20的放置位置俯视图。图中的摆轮4绕 转轴转动或摆动，小圆柱型磁钢20粘结在摆轮4的转轴上，它的两个磁极N、 S分别在上方和下方(参见图7 (A)),固定在印刷电路板18上的霍尔片17通 过三维支架固定在磁钢20的侧面，并留有适当的间隙，该距离是以在摆轮4 的摆动过程中刚好不互相蹭到为最佳；即应尽量彼此靠近，但不能影响摆轮的 运动状态(参见图7 (B))。
图7从侧面展示了摆轮4在静止和摆动过程中磁钢20与霍尔片17之间的 相对位置示意图，其中(A)图的N和S分别表示磁钢20的磁极北极和南极。 由于磁钢20的两极或者说磁力最强的部分处于铅垂线方向，因此摆轮4静止时， 即在图(A)所示的平衡状态的霍尔元件17与磁钢20的情况下，霍尔片17处 于该磁场强度最小的位置，输出的感应电压是一个最小值。而图(B)则是在 振幅为某一随机状态下，霍尔元件17与磁钢20之间的情况。由于位置的变化， 使得霍尔元件17与磁钢20的一个磁极相互靠近，由于磁场强度增大，因此霍 尔元件17输出的感应电压增加。因此只要探测出该感应电压随着时间的变化情 况，就可以采集得到摆轮20的运动状态数据。
(22 )利用波尔共振仪的驱动电机和连杆使该波尔共振仪的摆轮发生转动、
或往复摆动、或混沌运动，以便该小圆柱形磁钢20在其周围形成一个随该摆轮 运动状态变化而改变的磁场。
(23 )利用信号采集和分析仪器直接将所采集的数据信号显示在显示屏上。
本发明方法已经进行了多次实施试验，根据本发明的操作步骤，对波尔共 振仪摆轮在包括混沌运动的各种运动状态的数据进行了采集和分析处理。实施 例的结果说明，本发明方法是可行的，能够实现其发明目的。
下面结合附图简要说明本发明的实施例情况
参见图8，图8 (A)是在波尔共振仪电机转速频率较高时，摆轮4在一侧 的非稳定平衡点的单周期运动时采集到的实验数据的时序图，其中横坐标为时 间，纵坐标为振幅。图8 (B)是对其中横坐标振幅x进行数据的微分处理后， 得到的相位图(纵坐标为摆轮的运动速度)。这也是研究混沌现象时常用的方法。
参见图9，图9 (A)是在波尔共振仪电机转速频率下降到一定频率时，摆 轮4的运动状态出现了明显的周期分叉的运动时采集到的实验数据的时序图， 其中横坐标为时间，纵坐标为振幅。图9 (B)是对其中横坐标振幅x进行数 据的微分处理后，得到的相位图(纵坐标为摆轮的运动速度)。
参见图10,图10 (A)为是电机转速频率继续下降到一定状态时，摆轮出 现了明显的混沌的运动轨迹时采集到的数据的实验时序图，其中横坐标为时间， 纵坐标为振幅。图10 (B)是对其中横坐标振幅jc进行数据的^:分处理后，得 到的相位图，此时纵坐标为摆轮的运动速度。
权利要求
1、一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法，是一种利用霍尔效应实现的非接触式采集数据的方法；其特征在于该方法以磁钢为待测物体放置在波尔共振仪上，位于运动状态的波尔共振仪上的磁钢所产生的磁场相对于临近该磁钢固定放置的霍尔元件传感器形成一个变化的磁场，再藉由霍尔元件传感器在该变化的磁场中所感应的电压来反映待测物体的运动状态；最后将该感应电压进行放大和分析处理；该方法包括下述步骤(1)准备霍尔元件传感器、波尔共振仪、小圆柱形磁钢、差分放大器、以及信号采集和分析仪器，并将小圆柱形磁钢粘固在波尔共振仪的转轴上，利用波尔共振仪在该磁钢周围空间形成一个随该磁钢运动状态变化而改变的磁场，且要满足对波尔共振仪的运动状态不产生任何影响的条件；(2)使用霍尔元件传感器采集该波尔共振仪的摆轮运动状态的数据，并将传感器检测出来的数据信号用差分放大器进行放大，再将放大器的输出信号输入给信号采集和分析仪器，进行分析处理。
2、根据权利要求1所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在 于所述步骤(1)进一步包括下列操作内容:(11) 准备一个用作传感器的半导体材料制成的矩形霍尔片，将该霍尔片 固定焊接在一个长条状印刷电路板的一端，该印刷电路板上设有分别用于引入 霍尔片的输入电流和将霍尔片感应产生的霍尔电压导出的四条导线，其中该霍 尔片相对应的两个侧面的 一对接线点用作输入电流的输入端，并用稳压电源或 电池为其供电；另外两个相对应的侧面的一对接线点则作为霍尔电压的输出端；(12) 准备一个重量不超过10克的小圓柱形磁钢，用作待测物体-波尔共 振仪的摆轮的振幅信息的表征物，并将该小圓柱形磁钢固设在摆轮的转轴上， 以尽可能地避免或减少对波尔共振仪的受力状态产生影响；(13) 准备一个差分放大电路以及信号采集和分析仪器，该差分放大电路 由直接耦合的两级运算放大器组成，第一级运放用于直接放大所述导出的霍尔 电压，其放大倍数应不低于2000倍，第二级运放用于消除测试过程中产生的直 流偏压分量；该信号采集和分析仪器用于采集数据信号并进行分析处理，最后 将差分放大电路的输出端连接至信号采集和分析仪器的输入端。
3、 根据权利要求1所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在 于所述步骤(2)进一步包括下列操作内容(21) 利用一个三维调节固定支架固定夹持该长条状印刷电路板，并调整 其夹持位置，以使该印刷电路板端部的霍尔片尽量靠近固设在波尔共振仪转轴 中心的小圆柱形磁钢片，但要留有必要的间隙距离，以使波尔共振仪的摆轮在 摆动的过程中，刚好不蹭到磁钢，即不能影响该磁钢的运动；(22) 使该波尔共振仪的摆轮发生转动、或往复摆动、或混沌运动，以便 该小圆柱形^磁钢在其周围形成一个随该摆l仑运动状态变化而改变的^f兹场；(23 )利用信号采集和分析仪器直接将所采集的lt据信号显示在显示屏上。
4、 根据权利要求2所述的采集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在 于所述步骤(11 )中的稳压电源或电池的供电电压为1.5~3伏，工作电流为 1 ~ 3mA。
5、 根据权利要求2所述的釆集波尔共振仪运动状态数据的方法，其特征在 于所述步骤(13)中的信号采集和分析仪器是安装有美国国家仪器公司NI 开发的数据采集和图形化显示的编程语言，即实验室虚拟仪器工程LabV正W的 计算机与美国国家仪器公司NI生产的数据采集卡的组合，以便用户能够直接利 用LabVIEW编程语言的自身功能或自编程序， 一次完成感应电压数据的采集、 存储和分析处理，并将分析结果显示于计算机屏幕上。
全文摘要
一种基于霍尔元件采集波尔共振仪运动状态数据的方法，是以磁钢为待测物体放置在波尔共振仪上，位于运动状态的波尔共振仪上的磁钢所产生的磁场相对于临近该磁钢固定放置的霍尔元件形成一个变化的磁场，再藉由霍尔元件在该变化的磁场中所感应的电压来反映待测物体的运动状态；最后将该感应电压进行放大和分析处理；该方法是利用霍尔元件和实验室的现有仪器非接触采集一个环绕转轴作规则或不规则运动的物体的振幅信息和分析其运动状态的高校教学实验方法，操作简便、实现容易，设备和器件的成本低廉，可以方便地实现包括扭摆的混沌运动和其它特殊运动状态下的数据采集和分析，有助于混沌理论和实验的教学和研究，并提高学习兴趣和启发创新思维。
文档编号G09B23/00GK101101709SQ20071011951
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月25日 优先权日2007年7月25日
发明者代琼琳, 李海红, 杨胡江, 肖井华, 蒋达娅 申请人:北京邮电大学