一种便携式可换磁阻探头型磁强计的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于电磁场传感器设备领域，具体涉及一种便携式可换磁阻探头型磁强计。
【背景技术】
[0002]磁强计是一种用于检测空间中磁场大小与方向的装置，在农业，工业和国防科技等领域都有着重要的应用。磁强计从原理上分，有磁感应线圈式磁强计、磁通门式磁强计、霍尔效应式磁强计和磁阻式磁强计。现有的霍尔式、磁通门式和线圈式磁强计不仅存在体积大、灵敏度低的问题。而且还存在因为采用工业用电的供电方式，所以在室外测量作业时，不方便做为一种便携式设备对空间磁场进行测量。而磁阻式磁强计所需的用电条件简单，普通的电池就可以提供，而且还具有阻抗低、灵敏度高、温度系数小、抗恶劣环境能力强等优点，所以可以制成便携式的磁强计。
[0003]但是，对于不同材料制成的磁阻元件，其探测磁场的能力不同。目前常用的磁电阻探头器件有半导体磁电阻器件和磁性合金磁电阻器件两种，前者具有磁电阻比值大，线性度好等优点，但是也存在很多缺点，如所需的磁场较高，稳定性差等。而后者的磁电阻在低磁场下，有着灵敏度高，温度系数小，线性范围宽、相应频率高等优点，但是在磁场较高时会趋于饱和值，且饱和场低。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目标是结合现有磁阻式磁强计所取得的技术基础，开发出一种磁感探头可替换的便携式磁强计。
[0005]本便携式可换磁探头型磁强计实现磁场测量的原理是:
[0006]对磁场的测量是通过检测磁阻型磁感元件在不同的强弱磁场下表现出不同的电阻值来实现测量的，而对电阻值的测理采用的是两点电势法来进行测电阻。即将磁阻元件与基准电阻采用串联的结构，然后再这个串联结构的两端加一个固定的电压，控制器内部的单片机的模数转换器直接采集基准电阻上的分压，因为基准电阻的阻值是已知的，所以根据欧姆定律可以求出磁阻元件上的阻值大小，进而根据阻值的大小与磁感元件的材料属性求得磁场的磁强。
[0007]为实现本实用新型的目的采用的技术方案是:
[0008]一种便携式可换磁探头型磁强计，它由主控设备、开关、电源模块、控制器、输入设备、磁感探头、磁感探头插座、基准电阻和显示设备，其中开关的一端与电源模块相连接，另一端与输入设备连接，同时电源模块与控制器、显示器以及输入设备并联并为其供电；控制器与显示设备以及磁感探头插座之间分别连接；磁感探头安装于磁感探头插座上；基准电阻与控制器相连接。
[0009]所述的电源模块为小型锂离子电池与稳压输出电路。
[0010]所述的控制器为单片机与其外围基本电路，不包含有模拟放大电路，而是直接使用控制器内部的单片机具有的可编程增益放大器(PGA)和模拟/数字转换器(ADC)。
[0011]所述的显示器为液晶显示屏。
[0012]所述的磁感探头是单磁阻TMR磁感探头，由外壳，单磁阻TMR磁场传感器芯片，四个输入、输出接线端，探头插头构成；单磁阻TMR磁场传感器芯片的输出接线端均包括引线键合焊盘，引线键合的焊盘位于所述单磁阻传感器芯片的两端，即芯片两端均各有一个输入与输出引线键合焊盘。
[0013]上述的输入设备为具有四个按键的键盘。
[0014]上述的锂离子电池电源要先与稳压输出电路连接后才能与控制器、显示器，以及输入设备并联。
[0015]，上述的磁感探头和基准电阻是可换的，可以根据磁场的强弱与要求测量磁场的精度而使用不同类型的磁感探头和电阻值不同的基准电阻。
[0016]本实用新型的技术效果是采用了单磁阻TMR磁感探头以及小型锂离子电池作为设备的供电电源的结构，能有效降低设备体积与重量的基础上方便使用人员携带，可以方便的完成对空间磁场的测量任务；采用的磁感探头是可换的，因此可以根据磁场的强弱与要求测量磁场的精度而使用不同类型的磁感探头和电阻值不同的基准电阻，从而提高了测量的精度和磁强计的通用性；本实用新型中没有使用模拟放大电路，而是直接使用控制器内部的单片机具有的可编程增益放大器(PGA)和模拟/数字转换器(ADC)，使其能在降低设备成本的基础上很好的完成测量工作。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，结合附图和实施对本技术方案做进一步说明。
[0018]图1是本实用新型的测量应用原理图。
[0019]图2是本实用新型的结构框图。
[0020]图3是本实用新型的控制流程图。
【具体实施方式】
[0021]图1是本实用新型的测量应用原理图。电压源101、基准电阻102和采用了单磁阻TMR磁感探头103构成一个串联回路。外加磁场在该单磁阻TMR磁感探头103所允许磁强的范围内变化，当外加磁场达到最大值时，单磁阻TMR磁感探头的电阻值达到最大，此时单磁阻TMR磁感探头的A端与B端的电势差最大；当撤去这个外加磁场时，单磁阻TMR磁感探头的电阻值达到最小，此时单磁阻TMR磁感探头的A端与B端的电势差最小。
[0022]图2是一种便携式可换磁阻探头型磁强计的结构图，它包括主控设备201与基准电阻206、探头插座207、显示设备202、输入设备203以及电源开关205连接，所述控制设备为单片机及其外围基本电路，电源模块204与电源开关205连接；所述的电源模块204为锂电池与稳定输出电路，其功能是为设备提供稳定的电压。开关205与控制设备201和显示设备202相联；202为液晶显示屏是本装置的显示设备。单磁阻磁感探头208与探头座207相连接，从而让控制设备201获得磁场信号。
[0023]采用上述结构时，本实用新型的工作流程图如图3所示，其具体的说明如下:
[0024]步骤301:打开电源开关，磁强计进行初始化操作；
[0025]步骤302:检测磁强计内部的单片机检测磁探头与基准电阻是否已经接入到设备中，如果检测到接入异常，则执行步骤303 ;
[0026]步骤303:液晶屏上显示磁探头与基准电阻接入异常的信息；
[0027]步骤304:关闭电源开关，检查基准电阻与磁探头是否有接入到设备中。或者更换基准电阻与磁探头；
[0028]步骤305:进行磁强计内部调零校准，然后进行磁场测量并把结果显示在液晶屏上;
[0029]步骤306:判断所测的磁场的强度与所用磁探头的探测能力域值不匹配，或者是达不到测量的精度要求；不满足要求则执行步骤304 ;
[0030]步骤307:如果测量结果达到了精度要求，则记录磁场数据。关闭电源开关。
【主权项】
1.一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征是所述的磁强计由主控设备、开关、电源模块、控制器、输入设备、磁感探头、磁感探头插座、基准电阻和显示设备，其中开关的一端与电源模块相连接，另一端与输入设备连接，同时电源模块与控制器、显示器以及输入设备并联并为其供电；控制器与显示设备以及磁感探头插座之间分别连接；磁感探头安装于磁感探头插座上；基准电阻与控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:所述的电源模块为小型锂离子电池与稳压输出电路。
3.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:所述的控制器没有使用模拟放大电路，而是直接使用控制器内部具有的可编程增益放大器(PGA)和模拟/数字转换器(ADC)。
4.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:所述的显示器为液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:所述的磁感探头是单磁阻TMR磁感探头，由外壳，单磁阻TMR磁场传感器芯片，四个输入、输出接线端，探头插头构成；单磁阻TMR磁场传感器芯片的输出接线端均包括引线键合焊盘，引线键合的焊盘位于所述单磁阻传感器芯片的两端，即芯片两端均各有一个输入与输出引线键合焊盘。
6.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:上述的输入设备为具有四个按键的键盘。
7.根据权利要求2所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:上述的锂离子电池电源要先与稳压输出电路连接后才能与控制器、显示器，以及输入设备并联。
8.根据权利要求1所述的一种便携式可换磁阻探头型磁强计，其特征在于:上述的磁感探头和基准电阻是可换的。
【专利摘要】本实用新型涉及一种便携式可换磁探头型磁强计。磁强计由电源开关、电源模块、控制器、显示设备、磁感探头、探头插座以及基准电阻组成，控制器分别与显示设备、输入设备、探头插座、基准电阻以及电源开关相连接，磁感探头通过探头座与控制器相连接。本实用新型通过探头座与磁感探头连接并实现磁场强度的测量，满足室外磁场测量作业中便携性要求。采用本实用新型所述的装置，可以根据磁场的强弱与要求测量磁场的精度而使用不同类型的磁感探头，而且装置的电路设计中没有使用模拟放大电路，而是直接使用控制器内部具有的可编程增益放大器（PGA）和模拟/数字转换器（ADC）,使其能在降低设备成本的基础上很好的完成测量工作。
【IPC分类】G01R33-09
【公开号】CN204422739
【申请号】CN201520135892
【发明人】褚若波, 陈锦莹, 钟舒晓, 卢宇, 陈水源, 黄志高
【申请人】福建师范大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月11日