一种提供稳定地磁场环境的装置和方法制造方法及图纸

一种提供稳定地磁场环境的装置和方法，三轴磁传感器测量周围环境的三个相互垂直方向上的磁场，磁信号处理模块将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号，多路信号合成模块根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量，电流放大模块将多路信号合成模块输出的三个磁场变化分量转换为相对应的电流源信号，三维亥姆霍兹线圈根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定的地磁场环境。本发明专利技术造价较低，易于实现，利于提高测量精度，不受测试时间场地限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船用产品检测领域，尤其涉及一种提供稳定地磁场环境的装置和方法。
技术介绍
船用磁罗经是重要的航海指向仪器，一般船舶至少安装一台标准磁罗经或一台操舵罗经。1977年国际海事组织(IMO)规定，在驾驶舱内安装的航行和通信设备必须提供与罗经安全距离。地球磁场和船舶环境磁场会引起船舶驾驶舱通导仪表磁化，罗经在该磁力作用下会产生偏差，使之偏离磁子午线的方向。为测定具有该类影响的通讯导行仪器仪表与罗经之间的最小距离，即罗经偏差满足航海要求的安全距离，就需要提供该测量时所需相对稳定的地磁场环境。罗经安全距离的测试是利用地球磁场强度与角度的关系，将对角度的测量转化为对磁场强度的测量，在测得磁场强度的同时读取受试仪器仪表各单元与磁强计的距离。一般测试时，要求选一个除了地磁场外无其他磁干扰的空旷地方，即要求提供一个稳定的地磁场环境。一种实现方式是：在实验室中通过钢板，硅钢片和坡莫合金建立地磁屏蔽的实验室，然后在屏蔽室内人工搭建需要的地磁场，该方法的缺点是造价过高，占地面积大，施工周期长，设备无法移动，不便于测试大型设备，优点是磁场环境稳定，可以根据需要模拟地球不同经纬度磁场。另一种实现方式是，根据地磁变化规律和外界环境变化，选择在夜间，人车等活动少的时间段，对测试精度要求不高和忽略外界干扰地磁场来测量，这种方法的缺点是收到测试时间的限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种提供稳定地磁场环境的装置和方法，通过三轴磁传感器监测外界磁场环境变化，时时补偿到亥姆霍兹线圈中，以补偿外界磁场的变化，从而提供磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场环境，本专利技术造价较低，易于实现，利于提高测量精度，不受测试时间场地限制。为了达到上述目的，本专利技术提供一种提供稳定地磁场环境的装置，包含：多个三轴磁传感器，其设置在磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场测试环境周围，该三轴磁传感器用于测量稳定地磁场测试环境周围的三个相互垂直方向上的磁场；多个磁信号处理模块，每个磁信号处理模块分别电性连接一个三轴磁传感器，用于将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号；多路信号合成模块，其电性连接所有的磁信号处理模块，用于根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量；三个电流放大模块，其电性连接多路信号合成模块，用于将三个磁场变化分量分别转换为相对应的电流源信号；三维亥姆霍兹线圈，其电性连接三个电流放大模块，用于根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定地磁场环境。若三轴磁传感器的数量大于一个，则将所有的三轴磁传感器均匀设置在测试环境周围，若三轴磁传感器的数量为一个，则将该三轴磁传感器设置在五分钟内磁场变化量大于500nT的区域。所述的多路信号合成模块采用上位机。所述的三维亥姆霍兹线圈的形状为双数多边形或圆形。本专利技术还提供一种提供稳定地磁场环境的方法，包含以下步骤：步骤S1、三轴磁传感器测量周围环境的三个相互垂直方向上的磁场；步骤S2、磁信号处理模块将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号；步骤S3、多路信号合成模块根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量；步骤S4、电流放大模块将多路信号合成模块输出的三个磁场变化分量转换为相对应的电流源信号；步骤S5、三维亥姆霍兹线圈根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定地磁场环境。磁信号处理模块同时将磁场信号中的噪音信号去除。所述的步骤S3中，叠加计算磁场分量的方法包含：均值计算法和比例系数计算法。本专利技术通过三轴磁传感器监测外界磁场环境变化，时时补偿到亥姆霍兹线圈中，以补偿外界磁场的变化，从而提供磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场环境，本专利技术造价较低，易于实现，利于提高测量精度，不受测试时间场地限制。附图说明图1是本专利技术提供的一种提供稳定地磁场环境的装置的结构示意图具体实施方式以下根据图1具体说明本专利技术的较佳实施例。如图1所示，本专利技术提供一种提供稳定地磁场环境的装置，包含：多个三轴磁传感器1，其设置在磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场测试环境周围，该三轴磁传感器1用于测量稳定地磁场测试环境周围的三个相互垂直方向上的磁场；多个磁信号处理模块2，每个磁信号处理模块2分别电性连接一个三轴磁传感器1，用于将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号；多路信号合成模块3，其电性连接所有的磁信号处理模块2，用于根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量；三个电流放大模块4，其电性连接多路信号合成模块3，用于将三个磁场变化分量分别转换为相对应的电流源信号；三维亥姆霍兹线圈5，其电性连接三个电流放大模块4，用于根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定地磁场环境。所述的三轴磁传感器可测量三个方向相互垂直的磁场，本实施例中，采用的三轴磁传感器的测量分辨率为10nT以下，量程不小于100000nT。若三轴磁传感器的数量大于一个，则将所有的三轴磁传感器均匀设置在测试环境周围，若三轴磁传感器的数量为一个，则将该三轴磁传感器设置在五分钟内磁场变化量大于500nT的区域，三轴磁传感器的数量越多，磁场测试精度越大。所述的多路信号合成模块可以采用上位机。所述的三维亥姆霍兹线圈是由三个相互垂直的线圈组成，用以补偿外界变化磁场，该三维亥姆霍兹线圈的形状为双层圆形，线圈的匝数和大小与磁场的均匀区的大小有关。磁场强度BB=12μ0·N·I·R2{[R2+(R2+Y)2]-32+[R2+(R2-Y)2]-32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供稳定地磁场环境的装置，其特征在于，包含：多个三轴磁传感器（1），其设置在磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场测试环境周围，该三轴磁传感器（1）用于测量稳定地磁场测试环境周围的三个相互垂直方向上的磁场；多个磁信号处理模块（2），每个磁信号处理模块（2）分别电性连接一个三轴磁传感器（1），用于将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号；多路信号合成模块（3），其电性连接所有的磁信号处理模块（2），用于根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量；三个电流放大模块（4），其电性连接多路信号合成模块（3），用于将三个磁场变化分量分别转换为相对应的电流源信号；三维亥姆霍兹线圈（5），其电性连接三个电流放大模块（4），用于根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定地磁场环境。

【技术特征摘要】
1.一种提供稳定地磁场环境的装置，其特征在于，包含：多个三轴磁传感器（1），其设置在磁罗经安全距离测试所需的稳定地磁场测试环境周围，该三轴磁传感器（1）用于测量稳定地磁场测试环境周围的三个相互垂直方向上的磁场；多个磁信号处理模块（2），每个磁信号处理模块（2）分别电性连接一个三轴磁传感器（1），用于将三轴磁传感器测量到的磁场信号转换为线性电信号；多路信号合成模块（3），其电性连接所有的磁信号处理模块（2），用于根据多路线性电信号叠加计算外界磁场变化的三个相互垂直的分量；三个电流放大模块（4），其电性连接多路信号合成模块（3），用于将三个磁场变化分量分别转换为相对应的电流源信号；三维亥姆霍兹线圈（5），其电性连接三个电流放大模块（4），用于根据电流源信号补偿外界变化磁场，以形成稳定地磁场环境。2.如权利要求1所述的提供稳定地磁场环境的装置，其特征在于，若三轴磁传感器的数量大于一个，则将所有的三轴磁传感器均匀设置在测试环境周围，若三轴磁传感器的数量为一个，则将该三轴磁传感器设置在五分钟内磁场变化量大于500nT的区域。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周贤文，刘纯顺，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31