电磁铁的应用
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电磁铁的应用范文第1篇
关键词 磁法勘探；铁矿；应用
中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0097-02
在20世纪六七十年代，我国在部分地区进行了多次寻找富饶铁矿为重点的计划，在当时取得了一批重要的成果，但是由于当时条件和技术的限制，无法进行更深层次的探查。如今随着我国科技的不断进步，我国提出及时对相关矿区进行勘察验证对于缓解我国矿石行业的严峻形势、扩大我国铁资源有着十分重要的战略意义。我国科研人员通过对铁矿勘察进行各种方法的实验发现，磁法是重要且有效的方法，通过对磁法勘探给出的资料进行各方面的分析探究，也是寻找铁矿的重要依据。
磁法勘探又称磁力勘探（简称磁法）。磁法勘探可在地面（地面磁法）空中（航空磁法）海洋（海洋磁法），地面钻孔中（井中磁法）和卫星磁测进行。可以在地面找专业人员设立起测网设备，然后通过磁力仪来对出现磁异常现象的位置进行研究并分析其分布特点，在分析后通常采取等值线图的方法对其异常值进行修正并记录，但是在这个过程中极易出现较大的误差，因此工作人员在测量过程中要尽可能避免易导致事物发生的问题。由于在测量时会出现各种不可忽视的误差，所有结果都要进行严格的修正后才能得到真正的异常值。
1 磁法勘测的特点
磁法勘探通过对相关实物的观察，研究，由自然界的种种矿物质或者其他能勘探的对象所造成的磁异常而进行系统化理化的深化的研究。对于普通的的铁矿勘探中来说具备了有以优点：1）效率较高。铁矿中的矿石大多数都是有磁性的，这些磁性的存在往往会对及其的运作产生一定干扰，使测量结果跟实际情况存在不小出入存在极大偏差，不过通过这种磁法勘探能有效的甄别出不同地方的的磁性区别，并划定铁矿磁性物质的投射区间。所以磁法勘探技术是勘探物探找矿中最为有效的手段；2）实用。因为铁矿存在地点不同，环境条件恶劣与否、矿物多少没有人可以预知，在使用其他物探工作铺设电线、电极等设施时会受到很大的环境条件限制，当无法满足时就无法进行进一步的勘探工作，相比之下磁法勘探在施工过程中受环境、客观条件限制较少；3）高效便捷。过去人们进行勘探时需要携带的各种工具既繁重精确度又不够，磁法勘探中便捷的仪器使用和手持卫星定位仪的使用，极大的提高了工作效率。同时可以与计算机连接输出测量数据，免去了人工操作计算的误差。⑷经济。使用磁法勘探的成果进行推断解释，即可基本探明铁矿体的空间赋存状态，不需要别的更多复杂的测量和计算，更不需要耗费更多的仪器和时间。
在其发展的最初时期，就依照着铁矿中会存在较强磁性的特点来寻找大型以及中型是磁铁矿床。其采用的对于磁力进行勘测的设备有机械式磁力仪-磁秤，主要测量原理是等同于一个固定的来对某位设置的地面场强进行检测；电子磁力仪-磁通门磁力仪，由于其自身具备着许多机械式设备没有的特点因而备受测量工作者的欢迎，在没有外加磁场存在的情况下设备中感应的交变磁场在正反两个半周期内是对称的若存在一个沿元件轴的外加磁场则元件在一个半周期内比在另一个半周期内将更快地达到饱和状态因而引起的磁通量不能互相抵消。可以根据这一原理来进行对外加磁场大小的测量，但其主要被应用于地测和航测中。除此之外，质子旋进磁力仪也是逐渐被广泛应用的一种磁测设备，常被应用于航测以及海测。
2 磁法勘探在铁矿勘察中的应用
1）在某大型矿区设置八个长期观测站。并且以1：3000的比例尺进行布网，应用工作区测量，电子追踪技术通过电脑得到准确的三维立体图库。经过检测共使用了布测线80条。每个要80cm，共用磁法勘探点3000个。使用的仪器是当今最先进的磁力仪器。并最终通过微人机交互反演和磁化三维反演模型两种方法联合应用于铁矿实测数据的解释获得了很好的效果；
2）北方某地区有大型镍矿、中型铜矿，试验中在该矿山ZK17孔进行了地―井瞬变电磁法的测量。 首先在该孔零方位进行了观测。结果在井深150m附近发现一个范围较大、幅值较高的异常，通过计算和分析最终认为该异常是由于ZK17孔井旁厚板状导体而引起的。 后来经过验证，找到了近20m厚的硫化物铜镍矿体；
3）在某磁矿区异常中心地段采用对测线中段作加密点距地磁总强度磁测，并在一个工作日内在不同时间采取同样时长的数据，在使用ΔT平面等值线图对数据进行分析并经过反演最终通过本次磁测的后期数据的处理以及采矿前后勘测剖面的对比推断出磁铁矿脉向下延伸较大；
4）在某硼矿化磁铁矿采用GPS坐标定点、使用高精度质子核旋磁力仪进行勘测活动，在测量过程中对日变测量对测值进行修正后进行全面评价和分析得到最终数据结果。然后综合异常区域剖面图和等值线平面图进行分析，并对异常突出的区域进行布钻孔验证，通过钻孔所取岩芯与异常推断结果进行对比分析，最终结果表示此法在该矿区试用的总体效果很好。
3 结论
综上来看，如今随着开采的力度加强，矿产资源日益减少，但对于对矿产日益扩大的资源需求，就要求矿产在开发时的方法需要改进，对资源的合理开发利用越来越重要。磁法勘探作为一种最早使用的物探方法，在地质领域中不断发展和完善，在矿产勘测方面起着重大作用，随着仪器的发展解决地质问题的深度和广度不断提高。铁矿资源是我国重要的资源之一，磁法勘测在我国占据重要位置，但其中还存在不足，需要相关科研人员根据我国实际情况和条件，进行更深层次的研究，使磁法勘测技术更为简便，能更好的为我们服务。
参考文献
电磁铁的应用范文第2篇
【关键词】电磁(EMAT)无损探伤；钢铁；特点；应用前景
随着我国工业技术水平的不断发展，在钢铁行业中，对钢铁产品质量问题也越加重视。电磁（EMAT）无损探伤技术的推出，成为了钢铁行业检测钢铁产品内部质量的重要手段，由于它的检测速度快，并且精确度很高等优势，因此成为我国在钢铁行业的首选检测方式。电磁（EMAT）无损探伤技术的成功应用，使它在钢铁行业中拥有更好的发展前景。
1.电磁（EMAT）无损探伤
电磁超声波换能器就是电磁（EMAT）无损探伤，这种技术属于新的超声波发射与接收的一种装置，主要是采用电磁效应进行超声波的发射与接收。电磁（EMAT）无损探伤通过电磁趋肤层内稳恒磁场中产生的超声波源在线圈中感应电压，并接收电压信号送往信号处理中，经过放大和过滤后送往波形数字化电路，采用计算机测量到达的时间和振幅，然后将钢板的厚度进行计算，并在一定的时间范围内进行不间断的重复扫描显示。因为电磁（EMAT）无损探伤技术不需要耦合介质或接触有关的检测材料，就能够将超声波进行发射与接收，所以，它属于一种非常好的非接触超声波发射与接收的系统，但是这种技术必须要拥有可以产生电磁波的材料才能够被实际应用。
电磁（EMAT）无损探伤根据不同的声阻抗介质进行脉冲反射，其主要的缺陷主要有白点和气泡、分层和夹杂，以及内裂和缩松等。当钢板表面的电磁波遇到传播缺陷问题时，就会自动形成缺陷反射波，然后由接收装置接收，并以波形图的方式在回波器中显示，根据回波器中的显示可以判断出缺陷的不同大小和位置。电磁（EMAT）无损探伤的类型由稳恒磁场的方向和脉冲电流的频率，以及金属线圈的形状来决定。通过不同的磁场与线圈组合的模式，电磁（EMAT）无损探伤所产生的波有两种：其一，纵波和横波；其二，表面波和板波。由于以往的压电超声波换能器必须利用水等耦合介质无法进行横波的传播，因此，只可以利用纵波进行无损探伤检测，而电磁（EMAT）无损探伤不仅可以采用纵波，还可以采用横波进行检测。如下图所示：
1.电磁铁；2.电磁场；3.感应电流；4.缺陷；
5.超声检测波；6.缺陷反射波；7.洛仑兹力；
8.电磁线圈；9.脉冲发射器；10.脉冲接收器
2.电磁(EMAT)无损探伤的特点
首先，电磁(EMAT)无损探伤能够在各种温度环境下工作，并且不需要耦合介质和非接触的检测。电磁(EMAT)无损探伤能够适应钢板-40℃到650℃的范围，而以往的无损探伤只能适应0℃到100℃的范围。由于以往的无损探伤装置的耦合介质是水，因此，一旦钢板温度达到100℃以后，就会在表面上产生气泡，从而对耦合的效果造成很大的影响。而电磁(EMAT)无损探伤由于探伤装置的位置非常灵活，并且拥有非接触性，通过指数就能够对辐射的温度进行减弱。以往无损探伤所使用的耦合介质不仅造成了水资源的浪费，还容易在钢板的表面形成影响外观的锈蚀等问题。因为电磁(EMAT)无损探伤的工作直接就可以在钢板表面的趋肤层进行，非接触就能完成工作，所以不会存在维护问题，也不需要耦合介质。
其次，电磁(EMAT)无损探伤的速度非常快，并且具有很强的抗干扰性，超声波所传播的距离很远。与以往的探伤速度相比，电磁(EMAT)无损探伤的速度要比以往的速度高出1倍之多，达到2m/s。电磁(EMAT)无损探伤可以按照电磁效应确保超声波的发射与接收，能够消除钢表面或噪音等因素带来的干扰，并均匀的形成电磁超声波的波场，加快检测的灵敏度和提高传播的距离。
最后，电磁(EMAT)无损探伤能够准确的检测出缺陷，并且对试件表面没有任何过高的要求。由于钢铁表面上有许多折叠或是重皮等地方不易检测出缺陷，但是电磁(EMAT)无损探伤就能够准确的检测出缺陷。无需对试件表面进行特殊的清理，也能够通过非接触试件发射与接收返回的超声波。
3.电磁(EMAT)无损探伤技术在钢铁行业的应用前景
电磁（EMAT）无损探伤在钢铁行业中的应用有很多，如测厚，探伤等等，是工业应用中的重要方面。主要是要采用体波和SV波进行超声波的检测。在试件中的传播时延通过检测超声波就能够将试件的厚度检测出来。以往的测厚会受到耦合介质的影响，但是由于电磁(EMAT)无损探伤是采用的垂直横波，因此，要比以往的压电换能器高出很多。电磁（EMAT）无损探伤在测厚方面典型的应用就是无缝钢管的检测。在钢铁行业中钢壁厚的均匀程度是评定钢质量的重要指标，应用电磁超声技术，可以通过测量钢管上不同位置的壁厚，得知其均匀程度，从而提供了一种可靠地控制产品质量的检测手段。
当然，金属探伤也是无损检测领域中个一个重要组成部分，通过观察缺陷的回波和物体底面的回波，电磁超声技术可以确定物体中缺陷的位置和大小。与传统的PET探伤技术相比，电磁（EMAT）无损探伤有着许多明显的优点，例如不需要耦合介质，适用温度范围更广，探伤速度快，抗干扰性强等。
我国最早应用电磁（EMAT）无损探伤是针对金属探伤的研究。经过大功率脉冲信号的发射，在钢板中产生Lamb波检测缺陷。而且该技术的检测是利用两个线圈来进行盲目的消除。
工业的快速发展，使市场对钢铁行业的需求更加强烈。在钢铁行业中，其重要的衡量金属薄板组织性能的指标值是γ值，是金属薄板在单向拉伸时，试样宽度和厚度方向的真应变，也就是板抵抗厚度和破裂的能力。例如：从钢板不同的方向检测超声波的速度，然后通过超声波的速度计算出弹性模量N，并根据N值和γ值算出γ值。随着这项研究逐渐成熟，并加快了此技术的发展，使电磁（EMAT）无损探伤更加广泛的应用在钢铁行业中。
总而言之，由于电磁（EMAT）无损探伤在我国的钢铁行业无损检测中得到广泛的应用。不仅在测量温度和耦合介质等方面得到了改变，还提高了检测的精度，对钢铁内部的缺陷或是厚度都能够进行全面的检测。尽管电磁超声波技术在检测方面有很大的进步，但是怎样将电磁（EMAT）无损探伤更好的利用到钢铁行业中，还需更加努力的研究。
【参考文献】
［1］孙明君．全自动超声波探伤机在中厚板生产中的应用[A]．2009年全国中厚板生产技术研讨会论文集[C]．2009．
［2］于宁;钢管电磁超声探伤数据处理技术的研究[D]．沈阳工业大学，2009．
电磁铁的应用范文第3篇
【关键词】电磁铁;脉冲性反力;仿真分析;动态特性
Abstract：In this paper，aimed at a pulsed reaction force，three different types electromagnet were dynamically simulated by using Ansoft software，calculated the dynamic characteristics of the electromagnetic attractive force，displacement and speed under the same condition.And to be compared and analyzed to arrive at the most suitable electromagnet with the condition reaction force，so as to achieve efficient and material saving purpose.
Key words：electromagnet;pulsed reaction force;simulation analysis;dynamic characteristics
1.引言
随着国民经济的发展，低压开关电器的用量日益增加，对其性能的要求越来越高。电磁系统作为低压开关电器的重要组成部分，其特性直接影响电器整体的性能。常见的电磁机构反力是呈阶段性递减的趋势，反力特性曲线。但有些具有特殊用途设备的开关电磁机构反力是具有脉冲性的，如瞬时脱扣机构和具有起重性质的负载反力特性等[1]，其反力特性为中间行程大，两边行程小，曲线如图1所示。如何设计选择合理的电磁系统，使其与脉冲性反力合理配合，达到开关的稳定、可靠闭合是目前相关用户的主要关注和需求点。本文采用U型、E型和螺管式三种不同形状的电磁铁分别作为相关开关的电磁系统部分，通过利用工程软件Ansoft2D对其进行动态仿真分析与对比[2]。最终选出合闸速度快，可靠性高，节省材料的电磁铁作为相关电器开关的电磁系统部分的元件。
图1 具有脉冲性的反力特性曲线图
2.电磁铁的静态吸力特性分析
电磁铁的基本工作原理是根据电磁感应定律，线圈通电后产生磁场，从而在动铁心和静铁心之间产生电磁吸力使动铁心动作达到控制开关转换的要求[3-4]。
电磁铁麦克斯韦吸力公式如下所示：
（1）
式中：F为电磁吸力，为气隙磁通，为气隙面积，为气隙磁场强度，为空气磁导系数。
由公式（1）可知，电磁吸力的大小与动、静铁心的接触面积有关。所以在相同材料和激励下，选择合理的电磁铁结构就显得十分重要。
电磁铁的结构分类较多。本文针对同尺寸的U型、E型和螺管式三种结构电磁铁作为分析和比较的对象。
通过对行程中各个阶段的电磁力计算，可得到如图2所示的静态吸力特性曲线图。
图2 静态吸力特性曲线图
将三种结构的电磁铁与反力特性相比较可知，虽然两者在行程中有小于反力的部分，但由于吸力大于反力的行程大，动铁心可以依靠惯性冲过反力大于吸力的一段行程，并吸合到底，既可以快速闭合电路，又可以减轻机械冲击。
3.动态特性仿真与对比分析
本文采用Maxwell Ansoft2D电磁场瞬态求解器对其动态特性进行分析[5]，电源部分为220V交流电经过整流、滤波后给电容充电，充电后的电容通过放电为激励线圈回路提供激励电流。电磁铁行程约为12mm，并选取动铁心吸合位移和吸合速度等动态特性进行对比分析。
图3 动铁心位移特性曲线
图3所示为动铁心位移特性曲线，从图中可以看出，U型和E型两种形状的电磁铁的动铁心在约7.5ms处达到吸合位置，并且E型要比U型略快一些，但效果不明显。而螺管式电磁铁的吸合时间约为10ms，相对来说吸合速度要慢很多。
图4所示为动铁心的速度特性曲线，从图中可看出，在达到吸合位置之前U型和E型的瞬时速度相近，且二者远大于螺管式。E型略大于U型，但效果不明显。然而，当到达吸合位置的瞬间，E型的速度要远大于U型，所以相同尺寸和材料下其动铁心的冲量要远大于U型，这样会导致动静铁心在吸合时铁心之间的碰撞增大，缩短电磁系统的机械寿命。
图4 动铁心速度特性曲线
4.结论
本文利用Ansoft2D对三种不同形状的电磁铁进行有限元仿真分析，得到了各自的电磁吸力特性、位移特性和速度特性。对仿真结果进行分析对比，得出以下结论：（1）所得特性中，U型和E型的电磁铁均相似，且远优于螺管式电磁铁。（2）从电寿命角度看，U型要优于E型。（3）从生产工艺角度看，U型要优于E型。
以上结论为开关电器的研制生产可提供一定的参考价值。
参考文献
[1]林苏斌，缪希仁，张丽萍.接触器机械特性及反力特性测试装置[J].低压电器，2004（12）.
[2]赵博.Ansoft12在工程电磁场的应用[M].中国水利水电出版社，2010.
[3]曹云东.电器学原理[M].机械工业出版社，2012.
电磁铁的应用范文第4篇
【关键词】STC12C5A60S2；电磁铁；角度传感器；语音播报
1.系统设计
1.1 总体方案论证
电磁控制运动装置由单片机控制模块、角度测量模块、电磁驱动模块、显示模块、触摸屏输入模块、语音模块、声光报警模块组成。
1.2 各模块方案选择
1.2.1 控制器模块才
考虑使用彩色液晶显示，存储数据大，处理数度快等实际情况，选择STC12C5A60S2单片机。内部自带高达60K FLASH ROM，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8-12倍。
1.2.2 电磁铁驱动模块
使用L298N芯片驱动电机。L298N芯片可以驱动两个电磁铁，并且驱动电流方向可以改变，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；直接用单片机的I/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
1.2.3 显示模块
方案一：采用LCD12864屏。128*64点阵，可以显示数字、中英文字符和图案，但只能显示8*6个汉字，且单色，图案分辨率较低，不能进行触摸屏输入。
方案二：采用TFT彩屏是薄膜晶体管型液晶显示屏，它的每一个象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动的这样不仅提高了显示屏的响应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以TFT液晶的色彩更逼真。而且TFT触摸屏可以进行触摸屏输入，以此可以减少按键的设计，节约资源，界面清晰。
综合考虑，选择了TFT LCD彩屏显示。
1.2.4 语音提示模块
为了对实时数据进行语音播报，我们选择了SYN6288语音合成芯片。这种芯片具有清晰、自然、准确的中文语音合成效果；通过异步串口接收待合成的文本，实现文本到语音的转换。文本识别智能、语音合成效果和智能识别效果非常优越。还具有体积小、硬件接口简单、性价比高的优点。内置DC-DC转换电路，无需外加负。
1.2.5 角度测量模块
使用三角加速度传感器MMA8451。MMA8452Q是一款具有14位分辨率的智能低功耗、三轴、电容式微机械加速度传感器。具有丰富嵌入式功能，可以节省整体功耗，解除主处理器不断轮询数据的负担。该器件可被配置成利用任意组合可配置嵌入式的功能生成惯性唤醒中断信号，带有灵活的用户可编程选项，可以配置多达两个中断引脚，在静止状态保持低功耗模式。可同时测量角度和加速度。
1.2.6 按键输入模块
本设计使用TFT彩色触摸屏做触屏输入。TFT彩色触摸屏可以实现触摸屏输入功能，使系统更加智能化，同时减少了电路的设计，进一步减少干扰。触摸屏已经成为发展的趋势。
1.2.7 电源模块
考虑到安全方面需要有保护电路，选择采用线性电源为本系统提供电源，电磁铁的额定电压是12V。
1.2.8 系统模块的最终方案
（1）控制模块：采用STC12C5A60S2作为CPU核心控制芯片；
（2）电磁铁驱动模块：采用L298N芯片驱动电磁铁，实现电磁铁磁场的改变；
（3）显示模块：采用TFT LCD彩屏显示；
（4）语音模块：采用SYN6288语音芯片进行播报；
（5）角度测量模块：采用三角加速度传感器MMA8451；
（6）按键输入模块：采用TFT触摸屏同时进行显示和触摸屏按键输入。
2.理论分析与计算
2.1 电磁控制运动装置理论分析与计算
2.1.1 电磁控制装置支架的制作与分析
我们自己设计并手工制作了一套装置，采用废弃木板做整个装置的底座支架，用来安装单片机控制系统，语音播报模块，喇叭、电磁铁驱动电路、电磁铁，以及摆杆及摆杆支架。摆杆支架采用轴承做旋转轴，以此减小转动的摩擦力，使摆杆更好控制。同时角度传感器加装在摆杆轴上，可以更加准确的测量摆杆的偏角。
2.1.2 摆杆摆动角度分析
将三角加速度MMA8451传感器，放置于摆杆轴上，跟随摆杆一起摆动，用于测量摆杆的摆动角度。
水平放置时，在测量范围不超过±60o时，一个双轴加速度传感器可以用来测量两个方向的角度。本系统测量只需要10―45度，所以完全够用，所以选择了水平放置三角加速度传感器。
2.1.3 摆杆摆动周期分析
摆杆周期要求设置为0.5s-2s，步进值为0.5s。单片机通过PWM调制，控制电磁铁排斥的电流大小，同时采集三角加速度传感器的角度信号，通过PID调节控制从静止点开始运动，到第二次经过静止点的周期为0.5s、1s、1.5s、2s四种，周期可以预置。精度准确。
设置摆杆摆动时的周期，然后电磁铁给摆杆的磁铁一定的排斥力，当摆杆稳定时，通过角度传感器判断最大摆角时，所用时间，如果所用时间比设置时间长，那就减小排斥力，使速度加快，如果所用时间比设置时间短，那就增大排斥力，使速度减小。以此来实现周期的测量。
2.1.4 电磁铁驱动模块分析
电磁铁额定电压值为12V，可以采用普通的大功率三极管作为电磁铁的驱动电路，但是三极管的极性不能改变，只可以给电磁铁提供一个方向的电流，不满足电磁铁磁性必须改变的条件。所以采用了用在电机上面的L298N作为电磁铁的驱动模块。
L298N实质就是H桥驱动电路，电路简单，驱动能力很强，经实验检测，可以实现电磁铁驱动电流方向的改变，同时单片机驱动电流的方向改变也可以改变电磁铁的吸力和排斥力的大小。
2.1.5 彩色液晶和触摸屏模块分析
彩色液晶显示屏采用TFT，与普通的LCD12864液晶屏相比，不光可以实现彩色显示功能，同时可以作为触摸屏输入使用，减少了按键输入的麻烦。使得此装置更加智能化，功能更优化。
3.系统电路与程序设计
3.1 硬件电路部分
3.1.1 整个装置
手工设计并自制电磁控制运动装置的硬件架构，省却了出去购买的资本。
3.1.2 单片机最小系统
本设计是以单片机STC12C5A60S2为主控模块，控制电磁铁的电流方向和大小，使得摆杆上面的磁铁在电磁力的作用下左右摆动，同时软件检测三角加速度传感器反馈的角度信号，通过PWM调制实现电磁铁通过电流的大小，进而改变电磁铁的吸力和排斥力，从而改变摆杆摆动的幅度和周期。程序采用PID算法，实现闭环控制，实时性非常高。
3.1.3 电磁铁驱动模块电路
我们采用L298N芯片对电磁铁进行驱动，用单片机的P1.0、P1.1口作为控制信号的输出端，通过输出脉冲信号控制电磁铁的电流的方向和大小。
3.1.4 角度传感器模块电路
将角度传感器固定于轴上，使得角度传感器和摆杆一起摆动，单片机实时采集角度传感器的信号，以此作为检测摆杆摆动幅度和周期的标准三角加速度传感器。
3.1.5 TFT彩色液晶和触摸屏电路
本设计采用TFT彩色液晶和触摸屏电路，同时用于显示和触摸屏输入，改善了一般设计中同时使用LCD12864和按键作为输入的浪费资源的状况。使得系统更加时尚和智能化。
3.2 系统程序设计
根据设计要求，本设计软件部分实现了以STC12C5A60S2为主控单元，通过PWM输出脉宽调制信号，控制电磁铁的电流的大小，同时采集三角加速度传感器的角度信号，进而控制摆杆的摆动幅度和周期。同时控制电磁铁驱动电路，实现电磁铁电流的流向，控制电磁铁磁力的方向，是吸力还是斥力。单片机程序PID调节，实现了摆杆的幅度和周期的测量。
4.系统测试方案与测试条件
4.1 使用的仪器仪表
量角器、秒表
4.2 系统调试
根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试。
4.3 测试数据
（1）响应时间的数据分析
测试条件是：按下启动键，摆杆从静止点开始，到摆杆固定摆动稳定四个周期的时间。表4-1所示。
（2）停止时间测试
测试条件：按下停止键，摆杆响应停止命令，到完全停止，所用时间。测试结果如表4-2所示。
（3）绝对误差测试
测试条件：摆杆在设定固定角度30度角时，测试结果如表4-3所示。
（4）周期测试
测试条件：摆杆在设定固定周期1s时，测试结果如表4-4所示。
（5）预置幅值和周期测试
测试条件：通过触摸屏预置摆杆幅值和周期，测试结果如表4-5所示。
4.4 测试结果与分析
经过对系统的严格测试，本系统能够实现题目所要求的基本功能，达到了设计和制作要求。
参考文献
电磁铁的应用范文第5篇
一、让科学课动起来
这个“动”字，在这里指的是生动。我们所使用的科学教材，是从学生身心发展特点和生活经验出发，根据有利于学生亲历学习过程；有利于实现多领域学习目标；有利于培养学生情感态度和价值观的原则，精选科学知识和技能，重视社会普遍关注的显示内容，以及具有综合性和关联性的内容，充分体现了科学来源于生活又应用于生活的思想理念。因此，在小学科学课的教学中，教师要根据教学内容联系生活实际，创设情境，开展生动的科学课堂，使学生能够迅速地融入课堂教学中来，从而培养学生学习科学的兴趣，激发学生探究科学的欲望。引导学生去探索、去发现，以实现真正意义上的探究性学习。
例如，在教学《地震》一课时，我充分利用多媒体教学的优势，来创设情境，激发兴趣。首先，谈话导入：同学们，你们喜欢旅游吗？喜欢旅游的同学请举手。哦，有这么多同学呀。老师也很喜欢旅游，2007年我去了美丽的汶川，还拍了好多照片，我们一起来欣赏。（课件展示美丽的汶川图片）怎么样？同学们，这里的风景美不美？学生纷纷说出自己的感受，真是美不胜收，宛若人间仙境，这么美的地方我真想再去看一看。于是，2008年我又故地重游，也拍了一些照片（课件展示地震后的汶川图片），看着这些照片，你们什么心情？（学生又纷纷表达了自己的心情）你们知道为什么变成这样了呢？根据学生的回答，教师随机板书：地震。在我们生活的地球上，几乎每天都在发生大大小小不同程度的地震。地震是目前人类社会无法抗拒的自然灾害之一，给人们的生活造成了严重的危害。那么，关于“地震”，你想了解哪些知识呢？学生纷纷回答……
前后两组照片，形成了鲜明的对比，使学生感受到了视觉上的冲击以及心灵上的震撼，促使学生迫切想要了解关于地震的一些知识，从而达到了激发兴趣的目的。
二、让科学课活起来
这个“活”字，指的就是探究活动。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。
观察、实验是科学教学的主要过程，也是学生科学探究的主要环节。学生通过对材料的摆弄、操作和观察可以获得丰富的客观现象，为进一步探究科学的结论奠定基础。提出问题是科学认识的第一个环节，只有提出问题，才能形成假设，进而验证假设得出结论。
例如，教学《电铃响叮当》一课，在学生研究电磁铁的磁力这个问题时，我鼓励学生从不同的角度、不同层面去观察、思考，去寻找问题的答案，有效地培养了学生的创新精神。首先，我设计了一场比赛：让学生在制作电磁铁的基础上，比一比哪个小组的电磁铁吸起小铁钉的个数最多，引导学生发现电磁铁的磁力大小不同。进而启发学生提出研究的问题：电磁铁的磁力大小与哪些因素有关？我鼓励学生对问题进行猜测：先提示学生从电磁铁的结构入手，推测电磁铁的磁力大小与什么有关。多数学生都能想到：电磁铁的磁力大小与电流的大小和线圈的匝数有关。可能电流越大，磁力越大；也可能电流越大，磁力越小；可能线圈的匝数越多，磁力越大；也可能线圈的匝数越多，磁力越小。然后，我再鼓励学生从猜想入手设计实验方案。在设计实验方案时，要采取对比实验，并根据实验方法预测实验结果。学生自己设计实验方案，并记录。然后学生在小组内交流评价各自的实验方案，并对自己的方案进行修改完善，再根据方案选择合适的材料和工具进行实验，验证自己的猜想是否正确。实验结束后，组织学生在全班交流各自的方法和结果，使学生体会到成功的快乐，满足学生心理的需要。在交流的基础上，师生共同归纳结论：电磁铁磁力的大小与电流的大小和线圈的匝数有关：电流越大，磁力越大；线圈匝数越多，磁力越大。最后鼓励学生综合运用所学知识，设计制作磁力更强的电磁铁，比一比谁制作的电磁铁吸起的铁钉个数最多，并解释其中的原因。这样又掀起了学生思维的新浪潮，使他们从多方面提出了自己的想法，并通过实验来验证自己的猜想。这个探究过程集动脑、动口、动手于一体，体现了“玩中学”的观点。
在教学过程中，我充分发挥学生的主体性，把学习的主动权教给学生，让学生自己去想、自己去做、自己去发现和探索。让学生在独立探究的过程中去充分地体验科学的认识经历，在体验中使学生的科学素养得到发展，体现了学生学习的自主性。
三、让科学课美起来
科学课的课堂教学最直接、使用率最高的就是口头评价，而这种评价的语言必须是发自内心的、充满激励的，能够使学生感受到教师的支持与赞美。课堂上，教师要充分尊重学生，及时评价学生的意见或研究成果，让学生始终处于主体地位，鼓励学生对自己或别人的想法及研究结果进行大胆评价，在评价中深化学生的认识，培养学生的评价能力，为学生创设开放的学习空间和思维空间。只有这样，才能让学生在宽松环境中独立思考，自主探究，大胆想象。教师应用发展的眼光看待每一个学生，关注学生的进步、提高和发展，更多地关注学生在学习过程中表现出的精彩个性与潜能，关注学生解决问题的灵活性与创造性，以及在学习过程中表现出的非凡创造力及优秀的学习品质。
