一种交变磁场三维分布测量装置制造方法
【专利摘要】一种交变磁场三维分布测量装置，属于中频强交变磁场检测的设备领域，包括由一组三维磁场探头组成的三维磁场探头阵列，进行信号采集、处理、模数转换和参数计算的信号采集处理单元和信号模数转换单元，控制探头按照操作指令运动、实时反馈探头位置信息的探头运动装置和探头运动控制单元，以及实现人机交互的人机界面，本发明可以测量的磁场频率范围为10kHz～1MHz，可测量的磁场强度范围为1～100kA/m，可测量的空间范围由运动装置的尺寸决定，一般为200mm×200mm×200mm的立方体区域；可测量得到测量点的磁场频率、三维磁场强度分量、合成的总磁场强度和磁场方向，以及三维磁场参数的空间分布。
【专利说明】一种交变磁场三维分布测量装置
【技术领域】
[0001]本发明属于中频强交变磁场测量传感器领域，涉及磁场传感器技术、中高频信号采集与处理技术、三维运动平台技术，特别涉及一种交变磁场三维分布测量装置。
【背景技术】
[0002]磁感应热疗设备和工业用磁感应加热设备是中频交变电磁场的常见应用，在应用中需要用到IOOkHz到IMHz的磁场测量装置。这类中频交变电磁场一般在应用中的强度较高，其产生的涡流效应容易加热而破坏普通的磁场探头。大部分磁场传感器适用于低频低强度的磁场测量，并不适用于中频强磁场的测量应用。中频强磁场的主要测量方法是电磁感应法。电磁感应法是以电磁感应定律为基础的一种磁场测量方法，其内容是:
[0003]在按照正弦规律变化的磁场中，磁场强度符合以下关系:
[0004]B=BciSin(Cot)
[0005]其中Btl是磁感应强度的最大值，ω是磁场的角频率。对于一个探测线圈，其感生电动势为
【权利要求】
1.一种交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，包括: 三维磁场探头阵列，由多组三维磁场探头组成，每组三维磁场探头由固定在同一点附近的X方向、Y方向和Z方向单轴磁场测量探头组成，测量该点的磁场参数； 接所述三维磁场探头阵列将其采集得到的磁场信号进行整流、滤波、放大的信号采集处理单元； 接所述信号采集处理单元将其得到的模拟信号转换为数字信号，计算其频率、幅度信息并向计算机输出的信号模数转换单元； 用于固定所述三维磁场探头阵列的探头运动装置，探头运动装置上有X方向和Y方向的运动导轨，其中Y方向运动导轨能沿X方向运动导轨滑动，三维磁场探头阵列固定于探头座上，探头座能沿Y方向运动导轨滑动；以及 接所述探头运动装置并控制其运动的探头运动控制单元。
2.根据权利要求1所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述单轴磁场测量探头为平面铜线圈，作为交变磁场敏感元件，将磁场信号转化为线圈两端的电压差分信号，每个线圈的两端引线接到信号采集处理单元的一个处理节点上。
3.根据权利要求2所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述单轴磁场测量探头由多层电路板铜层蚀刻平面圆形线圈构成。
4.根据权利要求2所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述信号采集处理单元由多路以INA217芯片为核心的信号采集处理电路组成，每一个电路分路处理一组来自三维磁场探头阵列的单轴磁场测量探头的信号，将差分信号转为单端信号、并进行信号放大和电压抬升。
5.根据权利要求1所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述信号模数转换单元以模数转换芯片MAX11331和DSP芯片TMS320F2812为核心，模数转换速度为3Msps，磁场频率信息由快速傅里叶变换得到，磁场强度信息由对时域信号进行的寻峰寻谷操作得到。
6.根据权利要求1所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述探头运动装置中，利用步进电机控制Y方向运动导轨沿X方向运动导轨、以及探头座沿Y方向运动导轨的平移运动。
7.根据权利要求6所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述X方向运动导轨的两端分别设置有用于探测Y方向运动导轨位置的位移传感器；所述Y方向运动导轨的两端分别设置有用于探测探头座位置的位移传感器。
8.根据权利要求7所述的交变磁场三维分布测量装置，其特征在于，所述步进电机接探头运动控制单元由其控制，所述位移传感器与人机界面连接，实时反馈位置信息并通过探头运动控制单元进行反馈控制。
【文档编号】G01R33/02GK103777152SQ201410055837
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】武建安, 吴祖河, 王亨, 王婕, 唐劲天 申请人:清华大学