[實用新型]基于LabVIEW的三線圈微特斯拉磁場測量儀

無效

• 申請號: 201020530705.1
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN201852927U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 曹輝;萬軍;艾慶國;黃勝財
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 佛山市永裕信專利代理有限公司 44206
• 代理人: 朱永忠

技術領域

本實用新型涉及磁場測量技術領域，特別涉及一種基于虛擬儀器技術LabVIEW的三線圈微特斯拉磁場測量儀。

背景技術

磁場的測量有多種方法，較為常用的有電磁感應法、霍爾效應法、核磁共振法、磁通門法、磁飽和法、塞曼效應法、磁阻效應法、超導量子干涉器件法和磁光效應法等。現有的常用工業測量磁場的方法基本上有兩種，一種是利用感應法測量磁場(線圈式)。如在亥姆霍茲線圈上通以電流，利用亥姆霍茲線圈所產生的感應電動勢，通過計算所得在亥姆霍茲線圈某點的磁場強度。另一種是利用霍爾元件測量磁場(霍爾式)。根據測量霍爾元件上的電壓來計算霍爾元件所在磁場的磁場強度。霍爾磁強計探頭小巧、使用方便，成為應用最普遍的一種磁場測量儀，但是其溫度穩定性較差，線性度不好，價格相對較高，測量范圍較小，精度一般在0.5％-5％之間。電磁感應法則具有良好的溫度穩定性和線性度，以及測量范圍大，精度可達0.01％-1％，非常適用于較精密的穩態磁場的測量。

現有磁場測量儀在測量磁場時往往只能測量磁場大小，而不能顯示磁場方向，磁場測量容易受到外界影響，不能直接運用于工業自動化生產線上進行磁性產品檢測、計數及自動化操作。

虛擬儀器軟件開發平臺LabVIEW(Laboratory?Virtual?instrument?Engineering?Workbench)是由美國國家儀器(NI)公司研制開發的一種圖形化的編程開發環境，它可以使我們以最少的成本、最快的速度開發出靈活、可升級的測試、測量與自動化的應用程序。使用LabVIEW，工程師和科學家們可以采集到真實信號，分析數據以獲得有用的信息，并且共享實驗結果和應用程序，因而它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種高穩定、高精度、小誤差的基于LadVIEW的三線圈微特斯拉磁場測量儀，它能直接顯示待測微特斯拉磁場的大小及方向，并能運用于工業自動化生產線上。

本實用新型所提出的技術解決方案是這樣的：

一種基于LabVIEW的三線圈微特斯拉磁場測量儀，包括直流電源、新型三線圈磁場測量棒，待測微特斯拉級磁場，支架、數據采集卡和計算機，所述數據采集卡輸出端與裝有LabVIEW編寫的軟件的計算機輸入口相連接，還設有由支架支承的三線圈磁場測量棒，該三線圈磁場測量棒的探頭位于所述待測微特斯拉級磁場中，該探頭信號輸出端與所述數據采集卡輸入端相連接。

所述三線圈磁場測量棒由探頭、高速電機、傳動軸組成并由外殼包裹，高速電機輸出軸通過傳動軸驅動探頭高速旋轉。

所述探頭由鐵芯、線圈、換向器、電刷組成，所述換向器由各占1/3導電金屬環的第1、2、3瓣換向器組成，線圈由三個中心軸互成120°角的第1、2、3線圈組成，第1線圈的內、外線端分別與第1、3瓣換向器匹配連接，第2線圈的內、外線端分別與第1、2瓣換向器匹配連接，第3線圈的內、外線端分別與第2、3瓣換向器匹配連接，所述換向器通過傳動軸驅動旋轉，一對平行電刷通過電刷蓋固定在三線圈磁場測量棒的外殼上。

所述基于LabVIEW編寫的軟件由數據采集、信號分析、信號消噪穩壓、頻率抖動消除、校零、定標、顯示、記錄8個主模塊順序連接組成。

所述數據采集模塊是通過采用編寫的半滿查詢方式反復調用相關函數進行大容量數據采集。

所述信號分析模塊是用于從存儲器中讀取數據并將其保存在信號數組中。通過調用信號分析模塊中的單頻測量和Basic?DC/RMS兩個子模塊分離出信號中的直流分量和頻率。

所述信號消噪穩壓模塊是采用同步疊加平均法抑制噪聲。調用統計函數求出電壓的算術平均值，盡量消除各種噪聲信號影響，避免在測量微特斯拉級磁場時會跳動很厲害，實現對微特斯拉級磁場精確測量。

所述頻率抖動消除模塊利用探頭在磁場中轉動時直流分量跟轉速成正比，而信號的頻率與電機的轉速成正比，將信號的直流分量除以信號頻率從而消除電機轉速的影響，不再受電機轉動不穩定的影響，實現信號頻率抖動消除。

所述校零模塊在測量目標磁感應強度為零時，開啟電機，點擊校零按鈕，編寫的軟件會自動將測得的值取反后作為校零值；在校零后的正式測量中，軟件又會自動地將測得的值與校零值求和后定為測量值，以達到校零的目的，有效消除地磁場和其它背景噪聲磁場的影響。

所述定標模塊即對中W(為系統常量)的確定。由于本系統的線性度很高，因此只需要在一個標準的磁場中定標一次即可。

所述顯示模塊即通過軟件在計算機上同時顯示磁場測量的大小和方向。