[發明專利]一種磁體磁場角度測量系統和測量方法

無效

• 申請號: 200810059909.9
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101526589A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 陳艷
• 申請（專利權）人: 陳艷
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種磁體磁場角度測量系統和其相關測量方法技術領域。

背景技術

有些高精度傳感器及設備，對永磁體的物理軸線與磁場軸線的夾角提出了較高的要求，如圖1所示，Z表示永磁體的物理軸線，φ表示磁場的軸線，θ表示兩者的夾角。

而磁場是看不見摸不著的客觀存在的物質，因此，永磁體在生產過程中無法保證永磁體的物理軸線與磁場軸線保持一定的角度，只能在永磁體生產好后，對該產品的磁角進行測量，從中挑選符合要求的產品。對磁角的測量有多種方法，其中比較常用的方法是利用測量線圈及磁通測量表，對永磁體進行多點的磁通量測量，最后再通過人工計算，得出永磁體磁場角度。這種方法效率低，精度差，無法適應現代化大生產的需要，實用價值有限。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題是提供一種使用方便、測量效率高、精度好的磁體磁場角度測量系統。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種使用方便、測量效率高、精度好的磁體磁場角度測量方法。

本發明解決上述首要技術問題所采用的技術方案為：一種磁體磁場角度測量系統，其特征在于包括單片機控制器、至少二組以上的電磁感應線圈所構成的至少二維以上的檢測線圈，各組線圈的輸出連接各自通道的積分電路，而各自通道積分電路的輸出經過A/D轉換電路連接到單片機控制器的輸入端；

或者是，各組線圈的輸出經過A/D轉換電路連接到單片機控制器的輸入端，單片機控制器帶有對信號進行數字積分功能模塊；

或者是，各組線圈的輸出連接各自通道電壓頻率轉換電路的輸入，而各自通道電壓頻率轉換電路的輸出通過計數電路連接到單片機控制器的輸入端。

作為優選，所述的電磁感應線圈采用兩組的時候，以垂直于地面的磁通分量φ_a為參考，二個電磁感應線圈的軸線的水平投影構成了除0與180度以外的任意角度，同時，它們的軸線與磁體的磁通理論軸線的垂直投影是一個不等于90度的角度，使二組電磁感應線圈的軸線與磁體的物理軸線構成一個三維空間。

進一步改進，所述的二個電磁感應線圈的軸線的水平投影互成90度，以提高測量精度。

作為優選，所述的電磁感應線圈采用三組的時候，X組線圈、Y組線圈和Z組線圈相互垂直構成三維檢測線圈，簡單實用。

作為改進，所述的通道積分電路帶有放大電路，或者是各組線圈的輸出接各自通道放大電路后經過A/D轉換電路連接到單片機控制器的輸入端；或者是各組線圈的輸出接各自通道放大電路后，再連接電壓頻率轉換電路，以便于對微弱的磁場也能測量使用，擴大測量的量程范圍。

作為改進，所述的通道積分電路采用集成電路組成的模擬積分器，并帶有自動調零電路，考慮到集成模擬積分器帶來不可克服的失調電壓與失調電流，從而產生具有固有的零點漂移，為了克服零點漂移，以提高積分精度，減小非線性誤差，必須加自動調零電路。

作為改進，所述的電磁感應線圈采用同等規格的亥姆霍茲線圈。因為亥姆霍茲線圈的均勻磁場空間可以測量開路磁體的磁通量；而且亥姆霍茲線圈在兩個線圈間有間隙，便于磁體的進出；最后在制作多維線圈時，以便于疊繞。

進一步改進，所述的單片機控制器連接有鍵盤、顯示屏和聲音指示器件，這樣單片機控制器可以通過鍵盤用來接收人工對儀器的干預，包括各組線圈常數的設置、各檔量程的修正、角度和磁通量的上下限設定、人工調零、量程轉換、或者磁通量顯示通道選擇，并通過聲音提示被測磁體的角度或磁通量是否超過上、下限，方便使用。

最后，所述的各自電磁線圈置于接了地的金屬鐵箱中，以避免受到外磁場的干擾影響。

本發明解決上述另一個技術問題所采用的技術方案為：一種磁體磁場角度測量方法，其特征在于采用至少二組以上的電磁感應線圈組成了至少二維及二維以上的檢測線圈，使磁通分別穿過所述的各組線圈，各組線圈的感應電勢輸出到各自通道模擬積分電路，通過A/D轉換電路，輸送到單片機控制器；或者是，各組線圈的感應電勢，通過A/D轉換電路，輸送到具有數字積分功能的單片機控制器；或者是，各組線圈的感應電勢輸出到各自通道電壓頻率轉換電路，通過計數電路，輸送到單片機控制器；根據物理數學模型中磁通量與上述的積分值的線性關系，計算出磁體在各自方向上的磁通量，然后獲得磁體實際軸線與物理軸線或理論軸線之間構成的磁場角度。

作為優選，所述的電磁感應線圈采用兩組的時候，以垂直于地面的磁通分量φ_a為參考，二個電磁線圈的軸線的水平投影構成了除0與180度以外的任意角度，同時，它們的軸線與磁通的理論軸線的垂直投影是一個不等于90度的角度。