一种矢量磁场计算方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术提供了一种矢量磁场计算方法，通过在矢量磁场中设置至少两个磁传感器，获取磁传感器的信号与待测位置的磁场间的映射关系，根据磁传感器的输出数据，计算待测位置的磁场，具有计算速度快、计算精度高、误差小的效果。还提供了一种矢量磁场计算系统和设备。提供了一种矢量磁场计算系统和设备。提供了一种矢量磁场计算系统和设备。

【技术实现步骤摘要】
一种矢量磁场计算方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于磁变量的测量
，具体涉及一种矢量磁场计算方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]为了获取空间中某一位置的磁场情况，即待测位置的磁场情况，通常采用直接在该位置进行磁场测量、利用其他位置的磁场情况进行推算的方法。其中，由于在部分场景下，待测位置所在空间会被其他设备占用，导致无法直接测量该待测位置的磁场情况，仅能够通过其他位置的磁场情况推算待测位置的磁场情况。例如，在利用磁性表征设备检测待测器件磁特性的时候，往往需要实时探测待测器件位置处的磁场情况，即前述的待测位置的磁场情况，但是，磁场测量设备通常具有一定的尺寸，只能尽量靠近器件并得到待测位置附近的磁场情况，无法直接置于待测位置处并得到此处的磁场情况，只能通过其他位置的磁场情况推算待测位置的磁场情况。更具体地说，在磁性半导体器件的测试过程中，如在磁场探针台、克尔显微镜、磁光克尔测试系统等常见半导体磁性表征设备中，样品放置于磁场的正中心，且需要实时监测样品位置的磁场情况，而磁场测量设备无法直接测试得到这一数据。因此，如何通过其他位置的磁场情况，获取待测位置的磁场情况，是亟需解决的重要问题。

技术实现思路

[0003]针对如何通过其他位置的磁场情况计算待测位置的磁场情况的问题，本专利技术提出了一种矢量磁场计算方法、系统及装置。
[0004]具体地说，包括以下内容：一种矢量磁场计算方法，包括：在矢量磁场中设置至少两个磁传感器，所述磁传感器对所述矢量磁场敏感且磁场敏感方向成夹角；根据所述磁传感器与矢量磁场中待测位置磁场的映射关系、所述磁传感器的输出数据，计算待测位置的磁场。
[0005]优选地，所述矢量磁场由电磁铁提供。更进一步地，所述电磁铁由电流源供电。
[0006]所述映射关系的获取方式，包括：S11：将磁场测量设备的测量部放置于矢量磁场的待测位置，使测量部对矢量磁场敏感；S12：调整矢量磁场，使磁场测量设备测得的磁场强度为0，记录磁传感器的输出信号；S13：改变矢量磁场，记录改变过程中的所述磁场测量设备测得的数据、对应的所述磁传感器的输出信号；S14：根据所述待测位置的磁场强度为0时的所述磁传感器输出信号，对获取到的所述磁传感器的输出信号做截距处理，得到截距处理后的所述磁传感器的输出信号；S15：基于截距处理后的所述磁传感器的输出信号、所述磁场测量设备测得的数
据，得到所述磁传感器与矢量磁场中待测位置磁场的映射关系。
[0007]优选地，所述S11中，所述测量部对所述矢量磁场的一个分量敏感；所述映射关系的获取方式还包括：S16：使所述测量部对所述矢量磁场的其他分量敏感，分别再次进行S12
‑
S15。
[0008]进一步地，所述磁传感器的输出信号处于线性段。优选地，所述磁传感器为霍尔传感器。
[0009]优选地，所述矢量磁场由电磁铁提供；所述S12中，通过震荡退磁使所述磁场测量设备测得的磁场强度为0。
[0010]可选地，所述震荡退磁的电流波形为方波、三角波、正弦波的其中至少之一。
[0011]优选地，所述矢量磁场由电磁铁提供；所述S13中，通过遍历所述电磁铁的励磁电流改变所述矢量磁场。
[0012]可选地，通过预设步长遍历所述励磁电流。
[0013]可选地，至少两个磁传感器的敏感方向相互垂直。
[0014]可选地，所述磁场测量设备的测量部的敏感方向与所述磁传感器的敏感方向相同。
[0015]可选地，计算所述待测位置的磁场前，对所述磁传感器进行矫正。
[0016]优选地，所述矫正方式包括：S21：调整所述矢量磁场，使所述磁场测量设备测得的磁场强度为0，记录所述磁传感器的输出信号；S22：根据所述待测位置的磁场强度为0时的所述磁传感器输出信号，对获取到的所述磁传感器的输出信号做截距处理，得到截距处理后的所述磁传感器的输出信号，作为所述映射关系的输入。
[0017]可选地，所述映射关系的获取方式，还可以为：包括：T11：将磁场测量设备的测量部放置于所述矢量磁场的至少两个中间位置，使所述测量部对所述矢量磁场敏感，所述待测位置位于两个所述中间位置之间；T12：改变所述矢量磁场，记录下改变过程中所述磁场测量设备测得的数据、对应的所述磁传感器的输出信号。
[0018]更进一步地，计算所述待测位置的磁场时，还使用所述待测位置与所述中间位置的位置关系。
[0019]一种矢量磁场计算系统，包括：矢量磁场模块、磁传感器模块、分析模块，所述矢量磁场模块被构造成提供矢量磁场，所述磁传感器模块与所述分析模块之间进行数据交换，所述磁传感器模块包括至少两个磁传感器，所述磁传感器对所述矢量磁场敏感且磁场敏感方向成夹角，所述分析模块被构造为能够根据所述磁传感器提供的数据输出待测位置的磁场信息。
[0020]可选地，所述分析模块还能够对所述磁传感器的输出信号进行矫正处理。
[0021]一种矢量磁场计算设备，包括：励磁装置、磁传感器、励磁电源、传感器电源、数据采集器，所述励磁装置包括至少两个电磁铁，所述励磁电源为所述励磁装置供电，所述电磁铁的磁路成夹角设置，所述磁传感器为至少两个，所述磁传感器的敏感方向成夹角设置并对所述励磁装置产生的磁场敏感，所述传感器电源为所述磁传感器供电，所述磁传感器与
所述数据采集器通信连接。
[0022]可选地，所述磁传感器设置于所述电磁铁的磁路上，所述磁传感器对其所在磁路的磁场敏感。
[0023]可选地，所述电磁铁的数量为三个，其中，两个所述电磁铁正对设置，另一个电磁铁的轴线与正对设置的电磁铁的连线垂直相交。
[0024]可选地，所述电磁铁的数量为三个，三个所述电磁铁的磁路垂直相交于一点。
[0025]可选地，所述电磁铁包括第一组、第二组、第三组，所述第一组、第二组均包括正对设置的电磁铁，所述第三组包括至少一个电磁铁，所述第一组、第二组第三组相互垂直并交于一点。
[0026]本申请至少具有以下有益效果：计算速度快，降低了磁场计算的复杂度，提高了计算效率，从而减少磁场测量所需的时间，在磁场快速变化的场景下，能够大大减少延迟及相应补偿值，进而大大提高计算精度。
[0027]此外，本申请还具有以下额外有益效果：提高矢量磁场计算的精度，并完全消除了磁传感器的信号中的截距项上的误差，消除了零点漂移带来的影响，即极大地提高了弱磁场中的计算精度；简化了映射关系的拟合过程，降低计算复杂度和计算时间，能够快速完成映射关系的拟合；进一步降低了磁场计算的复杂度和拟合难度，提高了计算效率，从而减少设备标定校准以及使用过程中的信号处理所需的时间；可节约函数拟合所需的时间，能够灵活调整映射关系的获取时间和精度之间的平衡，以满足多种检测需求。
附图说明
[0028]图1为一种矢量磁场的结构示意图。
[0029]图2为另一种矢量磁场的结构示意图。
[0030]图3为又一种矢量磁场的结构示意图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矢量磁场计算方法，包括：在矢量磁场中设置至少两个磁传感器，所述磁传感器对所述矢量磁场敏感且磁场敏感方向成夹角；根据所述磁传感器与矢量磁场中待测位置磁场的映射关系、所述磁传感器的输出数据，计算待测位置的磁场。2.如权利要求1所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述映射关系的获取方式，包括：S11：将磁场测量设备的测量部放置于矢量磁场的待测位置，使测量部对矢量磁场敏感；S12：调整矢量磁场，使磁场测量设备测得的磁场强度为0，记录磁传感器的输出信号；S13：改变矢量磁场，记录改变过程中的所述磁场测量设备测得的数据、对应的所述磁传感器的输出信号；S14：根据所述待测位置的磁场强度为0时的所述磁传感器输出信号，对获取到的所述磁传感器的输出信号做截距处理，得到截距处理后的所述磁传感器的输出信号；S15：基于截距处理后的所述磁传感器的输出信号、所述磁场测量设备测得的数据，得到所述磁传感器与矢量磁场中待测位置磁场的映射关系。3.如权利要求2所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述S11中，所述测量部对所述矢量磁场的一个分量敏感；所述映射关系的获取方式还包括：S16：使所述测量部对所述矢量磁场的其他分量敏感，分别再次进行S12
‑
S15。4.如权利要求2所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述磁传感器的输出信号处于线性段。5.如权利要求2所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述矢量磁场由电磁铁提供；所述S12中，通过震荡退磁使所述磁场测量设备测得的磁场强度为0。6.如权利要求5所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述震荡退磁的电流波形为方波、三角波、正弦波的其中至少之一。7.如权利要求2所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：所述矢量磁场由电磁铁提供；所述S13中，通过遍历所述电磁铁的励磁电流改变所述矢量磁场。8.如权利要求7所述的一种矢量磁场计算方法，其特征在于：通过预设步长遍历所述励磁电流。9.如权利要求2所述的一种矢...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏家琦，张学莹，赵巍胜，王麟，
申请(专利权)人：致真精密仪器青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：