[實用新型]一種亥姆霍茨線圈磁場測量系統

有效

• 申請號: 201820723096.8
• 申請日: 2018-05-05
• 公開（公告）號: CN208873367U
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 郭立強;劉戀
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種亥姆霍茨線圈磁場測量系統，包括測量終端、學生終端和教師終端，所述測量終端包括霍爾傳感器、信號放大器、A/D轉換器、微處理器、第一驅動電路、第二驅動電路、步進電機、機械手、第三驅動電路、亥姆霍茨線圈、溫度傳感器、看門狗電路、蓄電池、太陽能電池板和數據接口。本系統采用霍爾傳感器為測量探頭，通過機械手對霍爾傳感器進行精準定位，并利用微處理器對整個測量終端進行信號處理和控制，系統測量精度高；本系統的學生終端采用虛擬儀器技術，設計獨特，便于學生進行實驗操作，學生終端還可通過局域網與教師終端進行通信；另外，本系統的測量終端可采用太陽能進行供電，具有節能環保的優勢。

技術領域

本實用新型涉及采用霍爾傳感器來測量亥姆霍茨線圈磁場分布的技術領域，尤其涉及一種亥姆霍茨線圈磁場測量系統。

背景技術

亥姆霍茨線圈一般用來產生指定體積和均勻度的磁場，它是磁場疊加的一種特例。傳統的亥姆霍茨線圈磁場測量系統由亥姆霍茨線圈、亥姆霍茨磁場實驗控制箱及磁場測試儀組成。研究亥姆霍茨線圈的磁場分布實驗已經成為大學物理教學中的基礎性實驗，通過該實驗，能夠讓學生學習并理解感應法測量磁場的原理和方法。

傳統的亥姆霍茨線圈磁場測量系統采用的探測線圈體積較大，不能夠精確定位和測量某個點的磁場情況，并且通常采用指針式交流電壓表來測量探測線圈的電壓，測量精度低，誤差大，另外，亥姆霍茨線圈磁場測量系統易受外界環境溫度等因素的影響，進一步影響了測量結果。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提出了一種亥姆霍茨線圈磁場測量系統，所述系統的測量終端采用了霍爾傳感器為探頭代替體積較大的探測線圈，采用以ARM芯片為核心的微處理器實現測量終端的控制，利用太陽能對測量終端進行供電，并設有學生終端和教師終端，便于學生進行實驗操作以及教師進行實驗督導，整個系統測量精準、實用性強，智能化水平高。

本實用新型提供的技術方案如下：所述亥姆霍茨線圈磁場測量系統包括測量終端、學生終端和教師終端，所述測量終端包括霍爾傳感器、信號放大器、A/D轉換器、微處理器、第一驅動電路、第二驅動電路、步進電機、機械手、第三驅動電路、亥姆霍茨線圈、溫度傳感器、看門狗電路、蓄電池、太陽能電池板和數據接口。

所述霍爾傳感器的輸出端與所述信號放大器的輸入端相連，所述信號放大器的輸出端與所述A/D轉換器的輸入端相連，所述A/D轉換器的輸出端與所述微處理器的輸入端相連，所述微處理器的輸出端與所述第一驅動電路、第二驅動電路和第三驅動電路的輸入端相連，所述第一驅動電路的輸出端與所述霍爾傳感器的輸入端相連，所述第二驅動電路的輸出端與所述步進電機相連，所述步進電機的輸出端與所述機械手相連，所述第三驅動電路的輸出端與所述亥姆霍茨線圈的輸入端相連，所述溫度傳感器的輸出端與所述微處理器的輸入端相連，所述看門狗電路的輸出端與所述微處理器的輸入端相連，所述太陽能電池板的輸出端與所述蓄電池的輸入端相連，所述蓄電池的輸出端與所述微處理器的輸入端相連，所述微處理器的輸出端還與所述數據接口的輸入端相連并實現雙向通信，所述數據接口的輸出端與所述學生終端相連并實現雙向通信，所述學生終端與所述教師終端通過局域網進行通信。

優選地，所述微處理器由型號為S3C2410的ARM芯片構成。

優選地，所述霍爾傳感器的型號為HAL148，利用霍爾效應制成的霍爾元件能做得薄而小，可伸入狹窄間隙中進行測量，也可用以測量非均勻磁場及交變磁場，測量精度高。

優選地，所述看門狗電路由555振蕩電路和74LS123單穩態觸發器構成。

優選地，所述A/D轉換器的型號為ICL7135。

優選地，所述信號放大器采用低漂移、高輸入阻抗的放大電路。

優選地，所述機械手為電驅動式托持型機械手。

優選地，所述溫度傳感器用于對所述霍爾傳感器的環境溫度進行監測，其型號為DS18B20。