CN109782198A - 一种三轴双向补偿式磁场测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其结构包括三轴环形支架、三轴补偿线圈、磁场传感器、电源调节电路集成和基座；其中，所述三轴环形支架与基座的三维坐标方向保持一致并固定，所述三轴补偿线圈均匀缠绕于三轴环形支架外表面，电源调节电路集成与三轴补偿线圈两端连接，根据磁场传感器所测磁场强度大小和方向不同，向三轴补偿线圈提供产生补偿磁场的电流，并调节补偿磁场大小和方向；磁场传感器置于三轴环形支架内部中央位置，能有效保证磁场传感器处于稳定磁场环境中。本发明能够有效改善传统磁场传感器的测量范围不足的缺陷，示值更加稳定准确，退磁迅速，能够实现快速测量，具有较大的开发价值。

Description

一种三轴双向补偿式磁场测量装置

技术领域

本发明属于磁场强度测量装置制造领域，具体涉及一种三轴双向补偿式磁场测量装置。

背景技术

为了满足对弱磁场、强磁场等多种复杂磁场环境的测量需求，设备研发人员需要不断发掘新的方法和工艺，进一步提高磁场测量仪器的测量精度。目前，在大多数应用环境中对磁场强度的测量方式一般是将磁场传感器放在被测磁场环境中，直接对目标磁场强度信号进行采集、转化、处理和输出，得到测量结果。这种直接测量方式对磁场传感器探头的要求很高，若外界磁场波动范围较大，则会对磁场传感器产生差距较大的激励，使得传感器误差增大，探头对不同的磁场强度磁场传感器有着不同的灵敏度，只有磁场传感器探头处在最合适的灵敏度范围内，才可得到最有效、准确的磁场强度值。因此设计一种对多种磁场传感器可配适的补偿装置，也尤为必要。

发明内容

本发明针对目前磁场强度测量仪器在多种磁场强度测量环境下测量范围存在不能扩展、外界磁场环境变化剧烈误差较大的问题，提供一种三轴双向补偿式磁场强度测量装置。本磁场强度测量装置可配适多种规格磁场传感器，不影响磁场传感器本身的正常工作状态，可完成对多种磁场强度测量，测量结果准确，稳定可靠。为了实现补偿测量功能，本发明采取的技术方案如下：

一种三轴双向补偿式磁场测量装置，包括三轴环形支架、三轴补偿线圈、磁场传感器、电源调节电路集成和基座，其中，所述基座为空心六面体，所述三轴环形支架包括X轴、Y轴、Z轴两两正交，与所述基座六个面中心点固定连接，所述三轴补偿线圈均匀缠绕于三轴环形支架外表面，所述磁场传感器安装在三轴交点处，所述电源调节电路集成内部设有电池和电流调节开关，所述电源调节电路集成安装在基座内。

特别的，三轴环形支架与基座的三维坐标方向保持一致并固定，支架外侧设有数圈均匀分布凹线槽轨道，用于安装三轴补偿线圈，能够保证在三轴环形支架内部快速产生均匀稳定的补偿磁场，以抵消或增强三轴补偿线圈外部环境中目标磁场强度；电源调节电路集成与三轴补偿线圈两端连接，根据磁场传感器所测磁场强度大小不同，向三轴补偿线圈提供产生补偿磁场的电流，并调节补偿磁场大小和方向；磁场传感器置于三轴环形支架内部中央位置，分别距三轴环形支架内表面和两端的距离相等，能有效保证磁场传感器处于稳定磁场环境中。

进一步，所述基座为矩形体，长宽高分别为20cm、5cm、5cm，所用制造材料具有良好的支撑性、无磁性和耐高温性。

进一步，所述三轴补偿线圈绕向为顺时针或逆时针。

进一步，所述电源调节电路集成为长方体，长宽高分别为5cm、3cm、3cm，所述电流调节开关为无级调节开关，电池与三轴补偿线圈两端串联。

进一步，电流调节开关的调节对象为电流大小和方向，在调节前将该磁场强度测量装置置于所测目标磁场环境中，首先通过磁场传感器对目标磁场强度进行粗测量，得到预估算磁场强度值，测量人员（或软件）根据粗测数据，预估算磁场强度值是否超出传感器测量量程做出补偿决策。

本发明提出的一种调磁补偿式软磁探测装置可以实现对多种磁场强度的测量；当外界环境磁场强度较大时，对磁场强度进行初步估算，调节电源电流使三轴补偿线圈产生一个方向相反的均匀恒定磁场，对原磁场强度进行负反馈抵消，即磁场传感器所测的磁场强度为外界磁场强度减去三轴补偿线圈的磁场强度，因此磁场传感器可工作在灵敏度最高的量程范围内，误差由此得到有效控制，进而实现强磁场补偿功能；反之，当外界磁场强度较小时，调节三轴补偿线圈产生一个与外界目标磁场方向相同的均匀恒定磁场，对原磁场强度进行正反馈增强，即磁场传感器所测的磁场强度为外界目标磁场强度加上三轴补偿线圈的磁场强度，使磁场传感器同样工作在最稳定、灵敏度最好的范围内，可有效降低测量误差，实现磁强度补偿功能；

本发明提出的一种三轴双向补偿式磁场测量装置能够在多种磁场强度环境下使用，制造成本低，补偿效果明显。

附图说明

图1为本发明三轴整体补偿装置结构图。

图2为本发明的补偿原理图。

上述附图中，1：三轴环形支架；2：三轴补偿线圈；3：磁场传感器；4：电源调节电路集成；5：基座。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细描述。

如图1所示，为了实现双向补偿式磁测量装置的具体功能，本发明采用以下技术方案：一种调磁补偿式软磁探测装置包括三轴环形支架1、三轴补偿线圈2、磁场传感器3、电源调节电路集成4和基座5；根据磁场传感器3的尺寸选择与之相匹配的三轴环形支架1，三轴环形支架1的每根轴与基座5相对应面的中心点（对角线交点）固定连接，将所述三轴补偿线圈2缠绕在该三轴环形支架1凹线槽轨道内，松紧适当，所述磁场传感器3固定安装在三轴环形支架1的三轴交点位置处，须保持在三轴环形支架1几何中心位置处，与三轴环形支架3内表面和两端的距离相等，保证磁场传感器3处于均匀恒定磁场环境中；所述电源调节电路集成4通过导线与三轴补偿线圈2连接，实现对线圈供电电流大小和方向的调节。

如图2所示，对该双向补偿磁场测量装置的工作原理做进一步说明：将该磁场强度测量装置置于所测目标磁场环境中，首先通过磁场传感器对目标磁场强度进行粗测量，得到预估算磁场强度值，测量人员（或软件）根据粗测数据，预估算磁场强度值是否超出传感器测量量程做出补偿决策：

1）当粗测磁场强度超过量程时，调节电源电流大小和方向使三轴补偿线圈产生反向磁场，对目标强磁场进行负补偿，此时：目标磁场强度=三轴补偿线圈磁场强度+磁场传感器示值，从而完成负补偿测量；

2）当目标磁场因太弱不足以引起磁场传感器敏感元件发生采集动作时，磁场传感器输出信号中噪声误差比例很大，会造成目标磁场信号被淹没，在这种情况下可通过设置电源调节电路使三轴补偿线圈产生正向磁场对目标磁场进行正补偿，此时：目标磁场强度=磁场传感器示值+三轴补偿线圈磁场强度，实现正磁场强度补偿测量。

该双向补偿式测量装置能够让磁场传感器始终工作在最佳感应范围内，不仅能扩大量程范围，提高测量值的准确度和稳定性，还能延长磁场传感器的使用寿命，具有很大的实用性和经济性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其特征在于：包括三轴环形支架、三轴补偿线圈、磁场传感器、电源调节电路集成和基座，其中，所述基座为空心六面体，所述三轴环形支架包括X轴、Y轴、Z轴两两正交，与所述基座六个面中心点固定连接，所述三轴补偿线圈均匀缠绕于三轴环形支架外表面，所述磁场传感器安装在三轴交点处，所述电源调节电路集成内部设有电池和电流调节开关，所述电源调节电路集成安装在基座内。

2.根据权利要求1所述的一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其特征在于：所述基座为矩形体，长宽高分别为20cm、5cm、5cm，所用制造材料具有良好的支撑性、无磁性和耐高温性。

3.根据权利要求1所述的一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其特征在于：所述三轴补偿线圈绕向为顺时针或逆时针。

4.根据权利要求1所述的一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其特征在于：所述电源调节电路集成为长方体，长宽高分别为5cm、3cm、3cm，所述电流调节开关为无级调节开关，电池与三轴补偿线圈两端串联。

5.根据权利要求4所述的一种三轴双向补偿式磁场测量装置，其特征在于：电流调节开关的调节对象为电流大小和方向。