[發明專利]三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統及磁測系統

在審

• 申請號: 202110428530.6
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113126169A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 任世杰
• 申請（專利權）人: 北京環宇泰康科技發展有限責任公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

1.一種三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，包括信號處理模塊、補償檔位選擇模塊、控制電壓生成模塊、PI調節模塊和磁補償線圈；

所述信號處理模塊用于對三分量高溫超導磁力儀輸出的電壓信號進行處理，得到增脈沖信號和減脈沖信號；所述補償檔位選擇模塊用于根據增脈沖信號和減脈沖信號選擇所需的補償檔位，并將補償檔位對應的開關控制信號輸出給所述控制電壓生成模塊；所述控制電壓生成模塊用于根據開關控制信號生成電流源控制電壓并輸出給所述PI調節模塊；所述PI調節模塊用于根據電流源控制電壓和磁補償線圈上的采樣電壓對電流源的輸出電流進行控制；所述電流源的輸出電流輸入所述磁補償線圈中，所述磁補償線圈用于根據電流源的輸出電流產生與外界磁場方向相反的補償磁場。

2.根據權利要求1所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述信號處理模塊包括第一信號調理電路、第一比較電路、第二比較電路、第一觸發器和第二觸發器；

所述第一信號調理電路對接收到的電壓信號進行穩壓和濾波處理后輸出給所述第一比較電路和第二比較電路，所述第一信號調理電路輸出的電壓信號與所述第一比較電路中預設的正閾值和所述第二比較電路中預設的負閾值分別進行比較；

如果所述第一信號調理電路輸出的電壓信號表示的磁場值大于預設的正閾值，則所述第一觸發器輸出一個補償磁場的增脈沖信號；如果所述第一信號調理電路輸出的電壓信號表示的磁場值小于預設的負閾值，則經過所述第二觸發器輸出一個補償磁場的減脈沖信號。

3.根據權利要求2所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述補償檔位選擇模塊包括加法計數器、減法計數器、數字減法器和譯碼電路；

所述補償磁場的增脈沖信號輸入所述加法計數器中，所述補償磁場的減脈沖信號輸入所述減法計數器中；所述數字減法器將所述加法計數器和減法計數器的輸出值相減得到當前的磁場補償因子；所述磁場補償因子輸入所述譯碼電路中，所述譯碼電路根據磁場補償因子生成模擬開關的控制信號。

4.根據權利要求3所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述譯碼電路根據磁場補償因子生成模擬開關的控制信號時，將磁場補償因子轉換為十六進制碼，并將十六進制碼作為模擬開關的控制信號。

5.根據權利要求3所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述控制電壓生成模塊包括模擬開關和電阻網絡；基準電壓通過所述電阻網絡加載在所述模擬開關上，所述模擬開關在所述譯碼電路輸出的控制信號的控制下產生電流源控制電壓。

6.根據權利要求5所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述PI調節模塊包括采樣電阻、第二信號調理電路、加法器、PI調節器和第三信號調理電路；

所述采樣電阻與磁補償線圈連接，其用于對磁補償線圈中的電流進行采樣，得到采樣電壓；所述采樣電壓經所述第二信號調理電路調理后與電流源控制電壓共同輸入所述加法器中；所述加法器根據輸入電壓輸出誤差電壓，所述誤差電壓經過所述第三信號調理電路調理后輸入電流源中；所述磁補償線圈根據所述電流源輸出的電流產生與外界磁場方向相反的補償磁場。

7.根據權利要求6所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述磁補償線圈包括線圈支架以及設置在線圈支架上的兩個X方向線圈、兩個Y方向線圈和兩個Z方向線圈，所述線圈支架的內部為中空結構。

8.根據權利要求7所述的三分量高溫超導磁力儀的測量范圍拓展系統，其特征在于，所述線圈支架采用一正方體結構或以方波構型圍成的框架結構；以所述線圈支架的內部中心為原點，建立空間直角坐標系，在所述線圈支架的前端面和后端面上分別設置一X方向線圈，在所述線圈支架的左側面和右側面上分別設置一Y方向線圈，在所述線圈支架的頂面和底面上分別設置一Z方向線圈。