自容式输出参数可调的磁场发生装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自容式输出参数可调的磁场发生装置及其方法。该磁场发生装置由主控制单元、电池单元、屏蔽结构单元、霍姆赫兹单元组成。其中主控制单元、电池单元包裹在屏蔽结构单元内部，可有效抑制主控制单元、电池单元对磁场发生装置产生的稳定磁场带来干扰，提升磁场发生装置参数输出精度。在满足预设值输出功能前提下，通过MCU控制单元预留的RS

【技术实现步骤摘要】
自容式输出参数可调的磁场发生装置及其方法


[0001]本专利技术涉及空间磁场产生装置领域，更具体的说，涉及一种自容式输出参数可调的磁场发生装置及其方法。

技术介绍

[0002]特定空间区域内产生已知可控的稳定磁场环境，广泛应用于地球物理磁场信息测量装置的使用状态、性能参数标校场景中。采用输出磁场信息可编程控制进行磁场输出，对磁场信息测量装置的使用状态、性能参数标校具有非常重要的意义。
[0003]相关技术中，通常采用由霍姆赫兹线圈、传输线缆、信号发生器、电源等分离模块进行特定空间区域内生成稳定磁场环境，通过手动控制信号发生器输出参数以改变空间磁场物理量参数。由于各功能模块彼此分立的通用设备，通常设计为固定设备或实验室使用设备，且地球物理磁场信息测量作业区域通常位于较为偏僻区域或远离陆地的海洋环境。对磁场发生装置在特定场所及部分作业环境中使用具有一定限制性，户外等作业场景中使用增加了设备搬运、调试、控制的复杂性，对设备连接的接口需求、配套需求较为繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中磁场发生装置用于户外等作业场景中过于复杂，设备搬运、调试、控制繁琐的缺陷，并提供一种自容式输出参数可调的磁场发生装置。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，该装置包括主控制单元、电池单元、屏蔽结构单元和霍姆赫兹单元；
[0007]所述霍姆赫兹单元包含两组骨架结构和线圈结构；每一组骨架结构和线圈结构中，以骨架结构作为线圈结构的支撑载体，骨架结构上开设有环向绕制线圈结构的线槽，线圈结构通过线槽连续绕制于骨架结构上；两组骨架结构和线圈结构以平行且间隔的方式同轴布置，构成亥姆霍兹线圈结构；两个骨架结构之间通过若干管状的屏蔽结构单元联结为一体，所有屏蔽结构单元沿环向等角度均匀分布；
[0008]所述主控制单元和电池单元均封装于屏蔽结构单元的内腔中，由屏蔽结构单元对电池单元和主控制单元产生的干扰磁性信号进行屏蔽；
[0009]所述电池单元用于为所述主控制单元提供工作电源；
[0010]所述主控制单元包括电源单元、MCU控制单元、参考电压单元、D/A单元和驱动单元；电源单元的输入端连接所述电池单元，其输出端分别连接MCU控制单元、参考电压单元、D/A单元和驱动单元，用于为MCU控制单元、参考电压单元、D/A单元和驱动单元提供适配的工作电压；MCU控制单元设有连接外部标校控制器的通信接口；D/A单元的数字信号输入端、参考电压输入端和模拟信号输出端分别连接MCU控制单元、参考电压单元和驱动单元；驱动单元连接所述霍姆赫兹单元中的两个线圈结构，用于将D/A单元输出的模拟信号转换为驱动信号并驱动两个线圈结构产生稳定磁场环境。
[0011]作为优选，所述电池单元采用可充电锂离子电池组，通过电池卡座固定于屏蔽结构单元内部。
[0012]作为优选，所述电池单元的设计输出电压为7.4VDC。
[0013]作为优选，所述电源单元除连接电池单元作为工作电源之外，还预留有外接外部直流稳压电源信号接口.
[0014]作为优选，所述接口采用5～24VCD宽电压接口。
[0015]作为优选，所述屏蔽结构单元选用软磁性材料。
[0016]作为优选，所述软磁性材料采用坡莫合金材料。
[0017]作为优选，所述电源单元的输出电压为3.3V DC电压。
[0018]作为优选，所述参考电压单元的输入电压为3.3V DC电压，输出给D/A单元的参考电压为2.5V DC电压。
[0019]作为优选，所述屏蔽结构单元共3个，沿环向以相互之间呈120
°
圆心角均匀分布。
[0020]另一方面，本专利技术提供了一种根据上述任一所述自容式输出参数可调的磁场发生装置的控制方法，其做法为：启动所述磁场发生装置中的MCU控制单元并初始化后，监测串口中断信号以获取外部标校控制器发送的报文，根据不同的监测结果执行输出预设值、设置输出参数、读取设置参数三种工作模式；
[0021]a)若未监测到串口中断信号，则进入输出预设值工作模式，此模式是自容式输出参数可调的磁场发生装置不需要外部控制下自主工作的便携式工作模式，MCU控制单元将初始化输出参数以数字信号的形式发送至D/A单元，以使霍姆赫兹单元内部产生50000nT稳恒磁场环境；
[0022]b)若监测到串口中断信号，且从符合报文规范的报文中解析的控制指令为设置输出参数指令，则进入设置输出参数工作模式，此模式下自容式输出参数可调的磁场发生装置能控制输出磁场环境实时改变；且该模式下具有稳恒输出、正弦输出、方波输出、三角波输出多种形式的磁场输出指令形式，各磁场输出指令形式的控制逻辑如下：
[0023]在稳恒输出指令形式下，MCU控制单元载入报文中的第二设置值，并将其转化为对应数字信号输出，控制霍姆赫兹单元生成稳定磁场输出，并将第二设置值存储在寄存器中；
[0024]在正弦输出指令形式下，MCU控制单元载入报文中的周期参数、第一设置值和第二设置值，并将其转化为对应数字信号输出，控制霍姆赫兹单元生成磁场上限为第一设置值、下限为第二设置值的周期参数对应的周期正弦信号，并将周期参数、第一设置值和第二设置值存储在寄存器中；
[0025]在方波输出指令形式下，MCU控制单元载入报文中的周期参数、第一设置值和第二设置值，并将其转化为对应数字信号输出，控制霍姆赫兹单元生成磁场上限为第一设置值、下限为第二设置值的周期参数对应的周期方波信号，并将周期参数、第一设置值和第二设置值存储在寄存器中；
[0026]在三角波输出指令形式下，MCU控制单元载入报文中的周期参数、第一设置值和第二设置值，并将其转化为对应数字信号输出，控制霍姆赫兹单元生成磁场上限为第一设置值、下限为第二设置值的周期参数对应的周期三角波信号，并将周期参数、第一设置值和第二设置值存储在寄存器中；
[0027]c)若监测到串口中断信号，且从符合报文规范的报文中解析的控制指令为读取设
置参数指令，则进入读取设置参数工作模式，该模式下自容式输出参数可调的磁场发生装置将当前输出信息按照报文规范打包，通过RS
‑
232通信协议输出至外部标校控制器。
[0028]相对于现有技术而言，本专利技术的有益效果如下：
[0029]本专利技术提出了一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，可在标校控制器控制下，对特定空间区域内的产生的稳定磁场进行可编程式设定，其本身工作由电池提供工作电源，主控制单元和电池单元中的各功能单元线缆连接后统一集成封装于屏蔽结构单元。本专利技术实现了磁场发生装置的便携性、简便化设计，提升了磁场发生装置的携带方便性及操作简单性，在使用时无需大量外部配套设备，也无需进行复杂的运输组装，适用于户外作业场景中使用。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对需要使用的附图做简单地介绍，下面描述中的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，该装置包括主控制单元(10)、电池单元(20)、屏蔽结构单元(70)和霍姆赫兹单元(90)；所述霍姆赫兹单元(90)包含两组骨架结构(91)和线圈结构(92)；每一组骨架结构(91)和线圈结构(92)中，以骨架结构(91)作为线圈结构(92)的支撑载体，骨架结构(91)上开设有环向绕制线圈结构(91)的线槽，线圈结构(91)通过线槽连续绕制于骨架结构(91)上；两组骨架结构(91)和线圈结构(92)以平行且间隔的方式同轴布置，构成亥姆霍兹线圈结构；两个骨架结构(91)之间通过若干管状的屏蔽结构单元(70)联结为一体，所有屏蔽结构单元(70)沿环向等角度均匀分布；所述主控制单元(10)和电池单元(20)均封装于屏蔽结构单元(70)的内腔中，由屏蔽结构单元(70)对电池单元(20)和主控制单元(10)产生的干扰磁性信号进行屏蔽；所述电池单元(20)用于为所述主控制单元(10)提供工作电源；所述主控制单元(10)包括电源单元(30)、MCU控制单元(40)、参考电压单元(50)、D/A单元(60)和驱动单元(80)；电源单元(30)的输入端连接所述电池单元(20)，其输出端分别连接MCU控制单元(40)、参考电压单元(50)、D/A单元(60)和驱动单元(80)，用于为MCU控制单元(40)、参考电压单元(50)、D/A单元(60)和驱动单元(80)提供适配的工作电压；MCU控制单元(40)设有连接外部标校控制器的通信接口；D/A单元(60)的数字信号输入端、参考电压输入端和模拟信号输出端分别连接MCU控制单元(40)、参考电压单元(50)和驱动单元(80)；驱动单元(80)连接所述霍姆赫兹单元(90)中的两个线圈结构(92)，用于将D/A单元(60)输出的模拟信号转换为驱动信号并驱动两个线圈结构(91)产生稳定磁场环境。2.根据权利要求书1所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述电池单元(20)采用可充电锂离子电池组，通过电池卡座固定于屏蔽结构单元(70)内部。3.根据权利要求书2所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述电池单元(20)的设计输出电压为7.4VDC。4.根据权利要求书1所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述电源单元(30)除连接电池单元(30)作为工作电源之外，还预留有外接外部直流稳压电源信号接口；所述接口采用5～24VCD宽电压接口。5.根据权利要求书1所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述屏蔽结构单元(70)选用软磁性材料。6.根据权利要求书1所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述软磁性材料采用坡莫合金材料。7.根据权利要求书1所述的一种自容式输出参数可调的磁场发生装置，其特征在于，所述电源单元(30)的输出电压为3.3V DC电压。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙伟，戚柳明，杨永寿，徐豪辉，颜静佳，王忠康，
申请(专利权)人：杭州瑞利海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：