一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法技术

一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，其特征在于：预先，在电动振动台的台面上安装一消磁试件安装座，该消磁试件安装座的中部为试件安装位，围绕该试件安装位设置有X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈均是由一对平行串联共轴的相同匝数的正方形线圈组成；并且，在试件安装位上或一旁设三轴向的磁场传感器；在电动振动台的工作时，由微控制单元以PWM方式，使所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈在试件安装位所处空间范围内产生的磁场的大小与振动台在该范围内漏磁的大小相同，方向相反，以实时抵消漏磁。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法
本专利技术涉及一种环境试验设备，具体涉及一种用于电动振动台的漏磁自动控制方法。
技术介绍
电动振动台是一款广泛应用于国防、航空、航天、运载火箭、军工单位、核工业、通讯等行业的抗震性能试验仪器。电动振动台的运作基于电磁感应原理，在励磁线圈中通过直流电时产生恒定磁场，而处于磁场内的动圈线圈中通过交变电流时产生激振力，即产生振动运动。通电的动圈线圈在磁场中所受的力即为振动台的推力。电动振动台工作时，需要很强的磁感应强度，由于电动振动台结构的特殊性，振动台工作时台面上必定存在漏磁场。电动振动台工作时，磁场分为两部分，一是由励磁线圈中的直流电流激发产生的恒定磁场，二是由励磁线圈中的交变成分及动圈线圈驱动电流激发的交变磁场。相应的，漏磁也分为恒定磁场与交变磁场两部分，实际工作中，电动振动台的漏磁是一个变化的值。由于振动台结构的特殊性，振动台工作气隙及安装孔存在且不均匀分布。振动台处于垂直状态工作时，漏磁通主要通过工作气隙及安装孔泄露到振动台表面上方；振动台处于水平状态工作时，漏磁通主要通过工作气隙及安装孔泄露到振动台表面前方；漏磁通在空间的不是均匀分布，而且随着振动台内部工作电流的变化而变化。随着可靠性试验技术的发展，越来越多的仪器仪表和电子类产品需要进行振动台试验。诸如陀螺仪之类的精密仪器和一些敏感电子产品等敏感元件的试验需要低电磁甚至无磁环境。部分尺寸较大的敏感电子产品需要保证元件所处空间的电磁场强度维持在超低的数值，而且试件安装位置可能会随试验而改变，显然，传统的恒电流消磁模式已经无法提供敏感元件进行振动试验时所需的一定空间范围内低电磁或者无磁的环境。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，使测试位置漏磁保持在试验环境所允许的范围内，满足敏感元件试验时所需的低电磁或者无磁环境需要。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法：预先，在电动振动台的台面上安装一消磁试件安装座，该消磁试件安装座的中部为试件安装位，围绕该试件安装位设置有X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈均是由一对平行串联共轴的相同匝数的正方形线圈组成；并且，在试件安装位上或一旁设三轴向的磁场传感器；在电动振动台的工作时，由微控制单元以PWM方式进行三轴漏磁的控制，具体如下执行：第一步，由三轴向的磁场传感器实时测量出试位安装位所处空间的磁场强度B的的三轴分量BX，BY，BZ及各个轴向上磁场的方向，并将其转换为连续的、可识别的电流或者电压信号；且将三轴向的磁场传感器输出的电流或者电压信号经A/D转换电路转换为对应的数字信号后，输入微控制单元；第二步，由微控制单元实时根据第一步各轴向的数字信号，产生占空比分别为ηX，ηY，ηZ，幅值为a的电流方波PWM控制信号；第三步，将占空比为ηX，ηY，ηZ的电流方波PWM控制信号输入三路驱动电路，控制各路驱动电路中的功率开关管的通断，产生三路与方波控制信号频率、占空比一致，幅值为A的大电流方波驱动信号；第四步，以三个整流滤波电路把幅值为A的大电流方波驱动信号分别整流成电流为IX，IY，IZ的直流电，并输出给所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，以使所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈在试件安装位所处空间范围内产生的磁场的大小与振动台在该范围内漏磁的大小相同，方向相反，以实时抵消漏磁。上述方案中，当三轴向磁场传感器检测到试件安装位所处空间内某个轴向上磁场的方向发生改变时，由微控制单元控制该轴向亥姆霍兹线圈前端的电流换向电路工作，使流过该轴向亥姆霍兹线圈内的电流方向发生改变。上述方案中，采用一恒流电源，用该恒流电源提供各个元件所需的电压的直流电。上这方案中，所述第二步微控制单元产生占空比分别为ηX，ηY，ηZ，幅值为a的电流方波PWM控制信号的具体方法是：对X向、Y向、Z向的三向控制方式均相同，以一X向说明：首先，判断三轴向磁场传感器输出的X轴值大于还是小于试验环境所允许的X轴向最大空间磁场强度；若小于，则维持上一个采样时刻的X轴向的控制信号占空比ηX1，X向亥姆霍兹线圈内电流维持不变，X向亥姆霍兹线圈的产生的空间补偿磁场的强度维持不变；若大于，判断电动振动台漏磁的X轴向分量变大还是减小；如果电动振动台漏磁的X轴向分量变大，微控制单元根据传感器测量值计算出占空比的变化值，从而增加X向亥姆霍兹线圈中的电流，X向亥姆霍兹线圈产生的空间补偿磁场强度变大，使试件安装位所处空间的磁场强度减小到允许值以内；如果电动振动台漏磁的X轴向分量变小，微控制单元根据磁场传感器测量值计算出占空比的变化值，从而减少X向亥姆霍兹线圈中的电流，X向亥姆霍兹线圈产生的空间补偿磁场强度变小，使试件安装位所处空间的磁场强度减小到允许值以内；然后，判断相邻两个采样时刻，振动台漏磁在X轴向上磁场分量BX1与BX2的方向，如果BX1与BX2方向相反，而且而且|ΔBX|的数值已经大于BX＂时，微控制单元控制电流换向电路工作，X向亥姆霍兹线圈内的电流方向发生改变，否则电流方向维持不变。所述BX1为上一个采样时刻的X轴向的控制信号占空比，所述ΔBX为磁场传感器的X轴向的测量值，所述n为设定的PWM信号周期的等分数，所述1/n为控制信号的最小占空比，所述BX1/n为在最小占空比下的X轴向的控制电流所产生的空间磁场强度。由于采用上述方案，本专利技术具有以下优点：本专利技术能实时监测试件安装位所处空间范围内的漏场的大小和方向，并用X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈实时产生与测得的漏场大小相同，方向相反的磁场来实时抵消漏磁，以保证测试件安装位所处空间范围内的磁场很小，基本接近于零，即达到了敏感元件试验所需的一定空间范围内低电磁或者无磁的环境要求。附图说明图1为本专利技术采用的消磁试件安装座示意图；图2为应用本专利技术方法的电动振动台的示意图；图3为本专利技术的电路原理框图；图4为本专利技术的电流换向电路的示意图；图5为本专利技术的第二步微控制单元的具体控制流程图。以上附图中：1、消磁试件安装座；11、试件安装位；2、X向亥姆霍兹线圈；21、方形线圈；22、方形线圈；3、Y向亥姆霍兹线圈；31、方形线圈；32、方形线圈；4、Z向亥姆霍兹线圈；41、方形线圈；42、方形线圈；5、磁场传感器；6、动圈台面；7、水平滑台；8、试件。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例：参见图1-图5：一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，预先，要在电动振动台的台面上安装一消磁试件安装座1，该消磁试件安装座1如图1所示，消磁试件安装座1的中部为试件安装位11，试件安装位11就是试验时在该位置上安装试件。如图1所示，消磁试件安装座1上，围绕该试件安装位11设置有X向亥姆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，其特征在于：/n预先，在电动振动台的台面上安装一消磁试件安装座，该消磁试件安装座的中部为试件安装位，围绕该试件安装位设置有X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈均是由一对平行串联共轴的相同匝数的正方形线圈组成；并且，在试件安装位上或一旁设三轴向的磁场传感器；/n在电动振动台的工作时，由微控制单元以PWM方式进行三轴漏磁的控制，具体如下执行：/n第一步，由三轴向的磁场传感器实时测量出试位安装位所处空间的磁场强度B的的三轴分量B

【技术特征摘要】
1.一种用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，其特征在于：
预先，在电动振动台的台面上安装一消磁试件安装座，该消磁试件安装座的中部为试件安装位，围绕该试件安装位设置有X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈均是由一对平行串联共轴的相同匝数的正方形线圈组成；并且，在试件安装位上或一旁设三轴向的磁场传感器；
在电动振动台的工作时，由微控制单元以PWM方式进行三轴漏磁的控制，具体如下执行：
第一步，由三轴向的磁场传感器实时测量出试位安装位所处空间的磁场强度B的的三轴分量BX，BY，BZ及各个轴向上磁场的方向，并将其转换为连续的、可识别的电流或者电压信号；且将三轴向的磁场传感器输出的电流或者电压信号经A/D转换电路转换为对应的数字信号后，输入微控制单元；
第二步，由微控制单元实时根据第一步各轴向的数字信号，产生占空比分别为ηX，ηY，ηZ，幅值为a的电流方波PWM控制信号；
第三步，将占空比为ηX，ηY，ηZ的电流方波PWM控制信号输入三路驱动电路，控制各路驱动电路中的功率开关管的通断，产生三路与方波控制信号频率、占空比一致，幅值为A的大电流方波驱动信号；
第四步，以三个整流滤波电路把幅值为A的大电流方波驱动信号分别整流成电流为IX，IY，IZ的直流电，并输出给所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈，以使所述X向亥姆霍兹线圈、Y向亥姆霍兹线圈及Z向亥姆霍兹线圈在试件安装位所处空间范围内产生的磁场的大小与振动台在该范围内漏磁的大小相同，方向相反，以实时抵消漏磁。


2.根据权利要求1所述用于电动振动台的空间三轴磁场控制方法，其特征在于：当三轴向磁场传感器检测到试件安装位所处空间内某个轴向上磁场的方向发生改变时，由微控制单元控制该轴向亥姆霍兹线圈前端的电流换向电路工作，使流过该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，徐付新，
申请(专利权)人：苏州苏试试验集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32