本申请涉及磁场传感器技术领域，具体涉及一种磁场传感器的频响曲线标定方法、装置及系统。
背景技术
磁场传感器包括线圈和线圈中心的高磁导率材料，其中，线圈由导线绕制而成，当磁场脉冲穿过导线绕制的线圈时，由于电磁感应，在线圈上出现感应电压。因此，磁场传感器是将磁场脉冲转换成感应电压，并测量感应电压的装置。磁场传感器对于不同频率的磁场脉冲的响应能力不同，而频响曲线能够表明磁场传感器对于不同频率的响应能力，因此，需要对磁场传感器的频响曲线进行标定。频响曲线的横坐标为磁场脉冲的频率，纵坐标为感应电压与磁场脉冲的磁感应强度的比值，根据频响曲线，可获得不同频率下磁场脉冲的磁感应强度与感应电压之间的关系。
参照图1所示的应用场景示意图，现有技术中对磁场传感器的频响曲线标定时所需的设备包括：高电压冲击发生平台、金属圆环、磁场传感器、采集系统以及pc端，其中，高电压冲击发生平台与金属圆环相连，采集系统的一端与磁场传感器相连，另一端与pc端相连，磁场传感器位于金属圆环的中心轴线上，且与金属圆环的距离为d。高电压冲击发生平台产生的电流脉冲在金属圆环中形成电流i，通电的金属圆环在磁场传感器位置处激发出磁场脉冲，其中，金属圆环的面积远大于磁场传感器的面积，且金属圆环的直径远小于距离d，则磁场传感器相当于一个磁偶极子。磁场脉冲的磁感应强度可以通过以下公式进行计算：
其中，b为磁感应强度，r为金属圆环的半径，μ0为真空磁导率。磁场传感器在磁场脉冲的条件下产生感应电压，采集系统将采集到的感应电压传输至pc端，pc端根据感应电压与磁场脉冲的磁感应强度，标定磁场传感器的频响曲线。
但是，发明人在本申请的研究过程中发现，现有磁场传感器的标定方法，需要金属圆环的面积远大于磁场传感器的面积，且金属圆环的直径远小于距离d，而实际应用中，通常难以同时满足这两个条件，导致实验误差较大，进而无法准确获得磁场传感器的频响曲线。
技术实现要素：
本申请提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法、装置及系统，以解决现有技术中，磁场传感器的标定方法误差较大，且无法准确获得磁场传感器的频响曲线的问题。
本申请的第一方面，提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法，所述方法应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定系统还包括磁场发生设备，磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，且所述磁场传感器的中心轴线与所述螺线管的中心轴线位于同一直线上，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接，所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号；
所述频响曲线标定方法包括：
所述数据处理设备获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率；
在所述目标频率下，所述数据处理设备获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压；
所述数据处理设备根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流；
所述数据处理设备根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度；
所述数据处理设备根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。
优选的，所述数据处理设备根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度，包括：
所述数据处理设备根据以下公式计算所述磁感应强度：
b＝μ0ni
其中，b为所述磁感应强度，μ0为真空磁导率，n为所述螺线管的匝数，i为通过所述螺线管的电流。
优选的，所述数据处理设备根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线，包括：
所述数据处理设备分别计算各个目标频率下所述感应电压与所述磁感应强度的比值；
所述数据处理设备以目标频率为横坐标，以所述感应电压与所述磁感应强度的比值为纵坐标绘制频响曲线。
本申请的第二方面，提供一种磁场传感器的频响曲线标定装置，所述装置应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定系统还包括磁场发生设备，磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接，所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号；
所述频响曲线标定装置包括：
第一获取模块，用于获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率；
第二获取模块，用于在所述目标频率下，获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压；
第一计算模块，用于根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流；
第二计算模块，用于根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度；
标定模块，用于根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。
优选的，所述第二计算模块包括：
第一计算单元，用于根据以下公式计算所述磁感应强度：
b＝μ0ni
其中，b为所述磁感应强度，μ0为真空磁导率，n为所述螺线管的匝数，i为通过所述螺线管的电流。
优选的，所述标定模块包括：
第二计算单元，用于分别计算各个目标频率下所述感应电压与所述磁感应强度的比值；
绘制单元，用于以目标频率为横坐标，以所述感应电压与所述磁感应强度的比值为纵坐标绘制频响曲线。
本申请的第三方面，提供一种磁场传感器的频响曲线标定系统，所述频响曲线标定系统包括磁场发生设备和数据处理设备；
磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接；
所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号；
所述数据处理设备包括第二方面或第二方面的任意一种可能实现方式提供的装置。
优选的，所述磁场发生设备包括依次串联连接的函数信号发生器、螺线管和电阻，其中，所述电阻位于函数信号发生器和螺线管之间，所述函数信号发生器用于产生电压信号，所述螺线管用于产生磁场信号。
优选的，所述频响曲线标定系统还包括磁场传感器感应设备，所述磁场传感器感应设备包括电路板、示波器和直流稳压电源，所述直流稳压电源与所述电路板相连接，所述电路板的输入端与所述磁场传感器相连接，所述电路板的输出端与所述示波器的第一通道相连接，所述电路板用于放大磁场传感器的感应电压，所述示波器的第一通道用于测试电路板的电压，所述示波器与所述数据处理设备相连接。
优选的，所述示波器还包括第二通道，所述第二通道用于测试所述电阻两端的电压。
本申请提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法、装置及系统，其中，所述方法应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定方法包括：获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率；在所述目标频率下，获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压；根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流；根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度；根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。本申请所述方法利用通电螺线管内部产生匀强磁场，在磁场发生设备中串联有电阻，所述电阻的阻值远大于通电螺线管本身的感抗，因此，磁场发生设备中的电压与电流的关系呈现线性变化，能够根据电压计算电流，并计算螺线管内部磁场的磁感应强度。磁场传感器在磁场中产生感应电压，数据处理设备在获得不同目标频率、不同磁感应强度下的感应电压之后，可以准确标定磁场传感器的频响曲线。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的磁场传感器的频响曲线标定方法的应用场景示意图；
图2为本申请实施例提供的一种磁场传感器的频响曲线标定方法的工作流程示意图；
图3为本申请实施例提供的螺线管的正视面剖视图；
图4为本申请实施例提供的一种磁场传感器的频响曲线标定装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种磁场传感器的频响曲线标定系统的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中，磁场传感器的标定方法误差较大，且无法准确获得磁场传感器的频响曲线的问题。本申请通过以下各实施例提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法、装置及系统。
参照图2所示的工作流程图，本申请实施例提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法，所述方法应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定系统还包括磁场发生设备，磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，且所述磁场传感器的中心轴线与所述螺线管的中心轴线位于同一直线上，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接，所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号。
所述频响曲线标定方法包括以下步骤：
步骤101，所述数据处理设备获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率。
磁场发生设备产生的电压信号通常为正弦或者余弦电压信号，所述电压信号的频率通过磁场发生设备进行设置或者更改，将电压信号的频率作为目标频率。本申请实施例提供的频响曲线标定方法是在实验室条件下进行的，所述正弦或者余弦电压信号的频率为甚低频，将所述电压信号的频率作为目标频率。
步骤102，在所述目标频率下，所述数据处理设备获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压。
参照图3所示的螺线管正视面剖视图，磁场发生设备中包含的螺线管为多匝环形螺线管，o点为磁场传感器所在的位置，在电压信号的作用下，螺线管表面绕制的导线中产生电流，形成通电螺线管，通电螺线管内部激发出匀强磁场，通常情况下，通电螺线管轴线上o点位置处的磁感应强度为：
其中，β1为oa与x轴正方向的夹角，β2为ob与x轴正方向的夹角，μ0为真空磁导率，n为所述螺线管的匝数，i为通过所述螺线管的电流。
该步骤中，螺线管内部中间位置处的磁场可以认为是匀强磁场，磁场传感器的长度远小于螺线管的长度，将磁场传感器设置于螺线管内部中间位置处，磁场传感器在匀强磁场的环境下，产生感应电压。
步骤103，所述数据处理设备根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流。
磁场发生设备中，利用通电螺线管产生磁场信号，而多匝通电螺线管本身具有感抗特性，随着输入电流频率的增高，螺线管的感抗特性呈现非线性增加，螺线管中的电流与加载在螺线管两端的电压之间不能呈现线性变化。为了保证输入的电压和电流呈现线性变化，在磁场发生设备中串联连接一个电阻，所述电阻的阻值远大于螺线管的感抗，使得感抗相对于电阻来说可以忽略不计，本申请实施例提供的电阻阻值通常为4.7kω，当然，还可以将电阻阻值设置为其他值，本申请对此不做限定。因此，通过螺线管的电流与通过电阻的电流相等。由于磁场发生设备首先产生电压信号，测量电阻两端的电压，即可根据以下公式计算通过电阻的电流：
其中，i(f)为通过电阻的电流，ui为电阻两端的电压，r为电阻的阻值。由于通过螺线管的电流与通过电阻的电流相等，因此，i(f)即为通过螺线管的电流。
步骤104，所述数据处理设备根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度。
该步骤中，磁感应强度用于磁场传感器的频响曲线标定，因此，所述磁感应强度是指磁场传感器所在位置处的磁感应强度。
步骤105，所述数据处理设备根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。
该步骤中，所述数据处理设备以目标频率为横坐标，以所述感应电压与所述磁感应强度的比值为纵坐标绘制频响曲线。
本申请实施例通过步骤101至步骤105提供一种磁场传感器的频响曲线标定方法，所述方法应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定方法包括：获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率；在所述目标频率下，获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压；根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流；根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度；根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。本申请所述方法利用通电螺线管内部产生匀强磁场，在磁场发生设备中串联有电阻，所述电阻的阻值远大于通电螺线管本身的感抗，因此，磁场发生设备中的电压与电流的关系呈现线性变化，能够根据电压计算电流，并计算螺线管内部磁场的磁感应强度。磁场传感器在磁场中产生感应电压，数据处理设备在获得不同目标频率、不同磁感应强度下的感应电压之后，可以准确标定磁场传感器的频响曲线。
优选的，所述数据处理设备根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度，包括以下步骤：
所述数据处理设备根据以下公式计算所述磁感应强度：
b＝μ0ni
其中，b为所述磁感应强度，μ0为真空磁导率，n为所述螺线管的匝数，i为通过所述螺线管的电流。
本申请实施例提供的频响曲线标定方法，将磁场传感器设置于螺线管内部中间的位置，即磁场传感器与螺线管的中心轴线方向上两个端点处的距离在一个较小的范围内，在此位置处，螺线管内部的磁场为匀强磁场。因此，当多匝螺线管中通过不同频率的谐波电流时，在螺线管内部中心位置处能够产生均匀的、同频率的磁场。
优选的，所述数据处理设备根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线，包括以下步骤：
所述数据处理设备分别计算各个目标频率下所述感应电压与所述磁感应强度的比值。
所述数据处理设备以目标频率为横坐标，以所述感应电压与所述磁感应强度的比值为纵坐标绘制频响曲线。
本申请实施例中，通过频响曲线的标定，能够获得磁场传感器在不同频率下对于磁场的响应能力。例如，在1khz的频率下，磁场传感器的感应电压与磁感应强度的比值为4*10-3v/t，而在10khz的频率下磁场传感器的感应电压与磁感应强度的比值为2*10-2v/t，可以看出，磁场传感器在10khz频率下的响应能力远高于1khz频率下的响应能力。
参照图4所示的结构示意图，本申请实施例提供一种磁场传感器的频响曲线标定装置，所述装置应用于设置在频响曲线标定系统中的数据处理设备，所述频响曲线标定系统还包括磁场发生设备，磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接，所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号。
所述频响曲线标定装置包括：
第一获取模块100，用于获取所述磁场发生设备产生的电压信号的频率，并将所述电压信号的频率作为目标频率。
第二获取模块200，用于在所述目标频率下，获取所述磁场发生设备产生的电压信号以及所述磁场传感器产生的感应电压。
第一计算模块300，用于根据所述磁场发生设备产生的电压信号，计算通过所述螺线管的电流。
第二计算模块400，用于根据通过所述螺线管的电流与磁感应强度的关系，计算所述磁感应强度。
标定模块500，用于根据不同目标频率下的所述磁感应强度以及所述感应电压，标定频响曲线。
优选的，所述第二计算模块包括：
第一计算单元，用于根据以下公式计算所述磁感应强度：
b＝μ0ni
其中，b为所述磁感应强度，μ0为真空磁导率，n为所述螺线管的匝数，i为通过所述螺线管的电流。
优选的，所述标定模块包括：
第二计算单元，用于分别计算各个目标频率下所述感应电压与所述磁感应强度的比值。
绘制单元，用于以目标频率为横坐标，以所述感应电压与所述磁感应强度的比值为纵坐标绘制频响曲线。
参照图5所示的结构示意图，本申请实施例提供一种磁场传感器的频响曲线标定系统，所述频响曲线标定系统包括磁场发生设备和数据处理设备；磁场传感器设置于所述磁场发生设备包含的螺线管内部，所述磁场传感器与所述数据处理设备相连接；所述磁场发生设备用于产生电压信号，并将所述电压信号转换成磁场信号；所述数据处理设备包括图4提供的频响曲线标定装置。
参照图5所示的结构示意图，所述磁场发生设备包括依次串联连接的函数信号发生器、螺线管和电阻，其中，所述电阻位于函数信号发生器和螺线管之间，所述函数信号发生器用于产生电压信号，所述螺线管用于产生磁场信号。
参照图5所示的结构示意图，所述频响曲线标定系统还包括磁场传感器感应设备，所述磁场传感器感应设备包括电路板、示波器和直流稳压电源，所述直流稳压电源与所述电路板相连接，所述电路板的输入端与所述磁场传感器相连接，所述电路板的输出端与所述示波器的第一通道相连接，所述电路板用于放大磁场传感器的感应电压，所述示波器的第一通道用于测试电路板的电压，所述示波器与所述数据处理设备相连接。
优选的，所述示波器还包括第二通道，所述第二通道用于测试所述电阻两端的电压。
具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的一种磁场传感器的频响曲线标定方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。