一种磁性元件的磁场测量装置及探测方法，包括磁传感探头、测量电路、量程调节机构和辅助电路。磁传感探头由第一磁传感器、第二磁传感器构成，用于磁信号的获取；测量电路由驱动芯片、微处理器构成，用于磁电信号的转换及处理；量程调节机构由导槽、滑动杆、复位弹簧构成，用于改变磁传感探头的位置；本发明专利技术采用差分消除地磁场和共模干扰等影响，在开放空间实现对磁性元件磁场的准确测量，可通过机械结构调节探头位置，配合算法处理来扩展测量的量程。具有精度高，可操作性好，且不受地磁场干扰，探头不宜损坏，易于维护，性价比高等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种磁性元件的磁场测量装置及测量方法
本专利技术一种磁性元件的磁场测量装置及测量方法，用于探测磁性元件的磁场强度。
技术介绍
对磁现象进行观察和利用，是人类最古老的
之一。远在公元之前三世纪，古人就使用了磁罗盘，后来又把它用于航海业。近年来，随着电子行业的迅猛发展，各种磁性材料和磁器件的应用越来越普遍，对弱磁场测量精度也提出了更高的要求。当前，根据测量系统敏感元件的工作原理划分，主要有霍尔元件、磁通门传感器、磁阻传感器、巨磁阻传感器等。基于上述磁敏感元件，匹配相应的测量电路和显示装置，可以制作不同量程的磁场测量装置和应用产品，如磁强计、高斯计等。但现阶段用于磁性元件磁场的测量的装置或产品，存在如下问题：1、基于霍尔元件的高斯计。高斯计是检测磁场磁感应强度的专用仪器，是磁性元件磁场测量中用途最为广泛的仪器之一。实际商用的大部分磁场强度测量仪表，如SHT-B型数字式特斯拉计、HT201数字式特斯拉计/高斯计和GM55数字式高斯计等，大多采用高精度、高稳定性的GaAs霍尔元件作为磁传感器，有两个量程。第一量程为0～200mT，分辨率为0.01mT；第二量程为0～2000mT，分辨率为0.1mT。如价格高达万元的LZ-860高斯计可以测量直流和交流磁场，但分辨率最高也只有10uT。此外，由于霍尔元件本身的发热量大，且对温度敏感，通常需要增加硬件来使霍尔元件保持恒温，同时采用软件对测量结果需要进行非线性误差修正、显示值大小修正、峰值保持、软件调零等，系统设计复杂，测量精度不高，价格昂贵。2、基于磁通门、各向异性磁阻、巨磁阻设计的传感系统虽然具有较高的精度，但测量量程不大(通常只有几十uT)，且需要附加复杂的放大电路(一般要放大数百至上千倍)和滤波反馈电路，乃至置位/复位电路来改善测量精度，导致系统结构复杂、体积大、功耗高，价格昂贵，其应用场合受到限制。目前为止，用于磁性元件磁场测量的高斯计精度大多在0.01mT级别，对于测量一些小型磁性元件的磁场强度，准确性不高，且易受地磁场干扰。因此急需开发出精度高、量程大、抗地磁场干扰、高性价比的磁性元件磁场测量装置。
技术实现思路
鉴于上述磁场测量装置存在的局限性，为了有效探测磁性元件的磁场强度，本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术的问题，提出一种精度高(0.1μT)、量程可调节、抗地磁场干扰、便于操作的磁场测量装置及探测方法。本专利技术采取的技术方案为：一种磁性元件的磁场测量装置，包括磁传感探头，与磁传感探头相连的测量电路，测量电路与量程调节机构机械连接，测量电路通过导线与辅助电路连接，其中，所述磁传感探头用于感应被测物体和周围环境的磁场强度信号；所述测量电路用于将获取的磁场强度信号转换成数字电信号，并进行信号处理；所述量程调节机构用于改变磁传感探头的位置；所述辅助电路用于为装置工作提供电源，并显示当前磁场大小，辅助检测量程调节机构的档位切换。所述所述磁传感探头由第一磁传感器和第二磁传感器构成，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器沿中心轴线同向布置，两者之间的距离大于12cm。所述测量电路由驱动芯片、微处理器和外围电路构成，所述驱动芯片连接第一磁传感器和第二磁传感器，驱动芯片与微处理器连接，通过所述微处理器对驱动芯片的测量参数进行配置，并读取两个传感器的测量数据。所述量程调节机构还包括导槽、滑动杆、按键、复位弹簧，其中，所述按键与导槽配合，并与所述滑动杆固定连接，用于调节滑动杆的位置；所述复位弹簧一端与所述导槽连接，一端与所述滑动杆连接；所述滑动杆与所述导槽为圆柱配合，所述滑动杆的一端与测量电路连接。所述量程调节机构设有档位A、档位B、档位C、档位D，在所述复位弹簧的作用下，通过手动调节所述按键的档位，改变磁传感探头与被测磁性元件之间的距离。一种磁性元件的磁场测量装置的测量方法，在档位A测量时，第一磁传感器贴近磁性元件，驱动芯片驱动第一磁传感器和第二磁传感器同时进行磁场强度测量，并将测量结果转换成数字信号传送给单片机，经过差分处理，消除地磁场的影响，测得磁性元件表面的磁场强度。一种磁性元件的磁场测量装置的测量方法，对于小型磁性元件的磁场强度大于磁传感器D档位量程时，通过调节按键使磁传感探头与磁性元件的距离，测量探头移至该点时的磁场强度,则磁性元件表面的磁场强度用如下公式进行计算：其中，r0为元件表面到质心的距离，k为修正系数，不同元件的形状、磁场强度不同，值不同。一种磁性元件的磁场测量装置的测量方法，包括以下步骤：步骤1：系统上电，主控电路初始化，并对第一磁传感器、第二磁传感器进行配置；步骤2：将手持磁传感装置贴近被测磁性元件，仔细观察显示器上磁场大小，当磁场强度大于+/-200uT，磁场饱和，系统报警提示，将按键调节到B档；步骤3：根据B档测量的结果，确定是否需要采用步骤2进一步调节量程；步骤4：当测量结果在量程范围内时，直接读取测量结果。本专利技术一种磁性元件的磁场测量装置及测量方法，技术效果如下：1)、采用两个磁传感器差分测量，消除地磁场和共模干扰等影响，在开放空间对磁性元件的磁场进行准确测量。2)、同时通过调节探头与被测磁性元件的位置，配合电路处理来扩展测量装置的量程。具有测量精度高，量程大，不受地磁场干扰，探头不宜被强磁场损坏，可靠性好，易于维护，性价比高。3)、本专利技术装置在+/-200uT的量程范围内，测量精度在0.015uT，量程可扩展到T级。可用于工业生产或实验中小型磁性元件的磁场测量。具有精度高，可操作性好，且不受地磁场干扰的特点。附图说明图1为本专利技术磁场探测装置的结构示意图。图2为本专利技术磁场探测装置的磁传感探头、测量电路结构示意图。图3为本专利技术磁场探测装置的导槽、按键结构示意图。图4为本专利技术的磁场探测装置的电路连接框图。图中，1—第一磁传感器，2—第二磁传感器，3—驱动芯片，4—微处理器，5—导槽，6—滑动杆，7—按键，8—复位弹簧。具体实施方式如图1～图3所示，一种磁性元件的磁场测量装置，包括磁传感探头，与磁传感探头相连的测量电路，测量电路与量程调节机构机械连接，测量电路通过导线与辅助电路连接，其中，磁传感探头用于感应被测物体和周围环境的磁场强度信号；测量电路用于将获取的磁场强度信号转换成数字电信号，并进行信号处理；量程调节机构用于改变磁传感探头的位置；辅助电路用于为装置工作提供电源，并显示当前磁场大小，识别当前的档位。磁传感探头由第一磁传感器1和第二磁传感器2构成，所述第一磁传感器1和所述第二磁传感器2沿中心轴线同向布置，两者之间的距离大于12cm。测量电路由驱动芯片、微处理器和外围电路构成，所述驱动芯片连接第一磁传感器1和第二磁传感器2，驱动芯片与微处理器连接，通过所述微处理器对驱动芯片的测量参数进行配置，并读取两个传感器的测量数据。量程调节机构还包括导槽、滑动杆、按键、复位弹簧，其中，按键与导槽配合，并与所述滑动杆固定连接，用于调节滑动杆的位置；复位弹簧一端与所述导槽连接，一端与所述滑动杆连接；滑动杆与所述导槽为圆柱配合，所述滑动杆的一端与测量电路连接。量程调节机构设有档位A、档位B、档位C、档位D，在所述复位弹簧的作用下，通过手动调节所述按键的档位，改变磁传感探头与被测磁性元件之间的距离。本专利技术磁传感探头配置两个磁传感器：第一磁传感器1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，包括磁传感探头，与磁传感探头相连的测量电路，测量电路与量程调节机构机械连接，测量电路通过导线与辅助电路连接，其中，所述磁传感探头用于感应被测物体和周围环境的磁场强度信号；所述测量电路用于将获取的磁场强度信号转换成数字电信号，并进行信号处理；所述量程调节机构用于改变磁传感探头的位置；所述辅助电路用于为装置工作提供电源，并显示当前磁场大小，识别当前的档位。
【技术特征摘要】
1.一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，包括磁传感探头，与磁传感探头相连的测量电路，测量电路与量程调节机构机械连接，测量电路通过导线与辅助电路连接，其中，所述磁传感探头用于感应被测物体和周围环境的磁场强度信号；所述测量电路用于将获取的磁场强度信号转换成数字电信号，并进行信号处理；所述量程调节机构用于改变磁传感探头的位置；所述辅助电路用于为装置工作提供电源，并显示当前磁场大小，识别当前的档位。2.根据权利要求1所述一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，所述磁传感探头由第一磁传感器(1)和第二磁传感器(2)构成，所述第一磁传感器(1)和所述第二磁传感器(2)沿中心轴线同向布置，两者之间的距离大于12cm。3.根据权利要求1所述一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，所述测量电路由驱动芯片、微处理器和外围电路构成，所述驱动芯片连接第一磁传感器(1)和第二磁传感器(2)，驱动芯片与微处理器连接，通过所述微处理器对驱动芯片的测量参数进行配置，并读取两个传感器的测量数据。4.根据权利要求1所述一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，所述量程调节机构还包括导槽、滑动杆、按键、复位弹簧，其中，所述按键与导槽配合，并与所述滑动杆固定连接，用于调节滑动杆的位置；所述复位弹簧一端与所述导槽连接，一端与所述滑动杆连接；所述滑动杆与所述导槽为圆柱配合，所述滑动杆的一端与测量电路连接。5.根据权利要求4所述一种磁性元件的磁场测量装置，其特征在于，所述量程调节机构设有档...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗志会，徐校明，刘亚，潘礼庆，郑胜，许云丽，杨先卫，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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