一种数字式磁通仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种数字式磁通仪，包括激励线圈和测量线圈，激励线圈连接至激磁电路，测量线圈连接至信号处理电路，激磁电路包括依次串联后连接至激磁线圈的数字振荡电路和选频放大电路，信号处理电路包括信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口，信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口依次串联，信号处理选频放大电路的输入端连接测量线圈连接至测量线圈，相敏检波电路还连接至数字振荡电路。本实用新型专利技术的技术效果在于，采用数字电路来代替原有传感器的模拟电路，有效地改善了传感器的温度性能与线性度，且可靠性高、检测精度高、结构紧凑、体积小、重量轻、耗电量小、耐震性好、检测稳定性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磁通仪，特别涉及一种数字式磁通仪。
技术介绍
磁测量传感器可应用于地质探矿、工业探伤、车辆控制、搜查武器以及飞机、卫星、 船舰和车辆导航等许多领域。而磁阻式(AMR)磁测量技术可以建构磁测量传感器技术，但其特点是其灵敏度不够，线性度差而不能形成优良性能的弱磁传感器测量制备技术。磁通门传感器是一种用于测量微弱磁场的传感器。它的测量范围为0 10-12T， 并能测量磁场分量。特别适用于在高速运动的系统中的测量，在诸多类型的磁场测量装置中，磁通门传感器是综合性能最好的一种。磁通门探头的输出主要是激励的二次谐波，需要进行信号调理，把它转变成与被测磁场成线性关系的直流电压信号。传统磁通门传感器主要采用模拟电路进行处理，但采用模拟电路的突出问题是电路受温度的影响比较大。在开环方式下，由磁通门线圈的铁心磁导率随温度的变化很大，磁通门传感器的灵敏度变化也很大。磁通门线圈本体与信号调理部份的温度飘移、零点飘移都有明显的缺陷。而且制备工艺繁杂，一致性差，生产质量难以保证，可维护性也较差。随着计算机和信息技术的飞速发展，数字化是其发展趋势。数字化磁通门磁力仪具有量程范围较宽、测磁的精度比较高、结构紧凑、体积小、重量轻、耗电量小、耐震性好、 稳定性高、适于高速运动使用、且能连续自动测量。
技术实现思路
为了解决现有模拟电路磁通门传感器稳定性不足、制备工艺繁杂、一致性差、生产质量难以保证、可维护性差的技术问题，本技术提供一种可靠性高、检测精度高、结构紧凑、体积小、重量轻、耗电量小、耐震性好、检测稳定性高的数字式磁通仪。为了达到上述技术目的，本技术的技术方案是，一种数字式磁通仪，包括磁通门线圈、激磁电路和信号处理电路，所述的磁通门线圈包括激励线圈和测量线圈，所述的激励线圈连接至激磁电路，所述的测量线圈连接至信号处理电路，其特征在于，所述的激磁电路包括数字振荡电路和激磁选频放大电路，所述的数字振荡电路和选频放大电路依次串联后连接至激磁线圈，所述的信号处理电路包括信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口，所述的信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口依次串联， 信号处理选频放大电路的输入端连接测量线圈连接至测量线圈，所述的相敏检波电路还连接至数字振荡电路。所述的一种数字式磁通仪，所述的输出接口为RS-232接口和485串行接口。所述的一种数字式磁通仪，所述的单片机为C8051F020单片机。所述的一种数字式磁通仪，所述的数字振荡电路采用⑶4060作为振荡器。所述的一种数字式磁通仪，所述的相敏检波电路采用CD4052做为检波芯片。本技术的技术效果在于，采用数字电路来代替原有传感器的模拟电路，有效3地改善了传感器的温度性能与线性度，且可靠性高、检测精度高、结构紧凑、体积小、重量轻、耗电量小、耐震性好、检测稳定性高。以下结合附图对本技术作进一步说明。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术处理信号的流程图。具体实施方式参见图1、图2，本技术包括磁通门线圈、激磁电路和信号处理电路，磁通门线圈包括激励线圈和测量线圈，激励线圈连接至激磁电路，测量线圈连接至信号处理电路，激磁电路包括数字振荡器和激磁选频放大电路，数字振荡电路和选频放大电路依次串联后连接至激磁线圈，信号处理电路包括信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口，信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口依次串联，信号处理选频放大电路的输入端连接测量线圈连接至测量线圈，相敏检波电路还连接至数字振荡电路。双铁心磁通门是由2个参数完全相同的单铁心磁通门将初级线圈反接而成。给双铁心磁通门的初级线圈通入足以使铁心饱和的交流激励电流时，由于被测磁场的影响，2个线圈中的磁场不相等。根据铁心的特性，它们在相应的次级线圈中产生的磁感应强度也不同。将2个次级线圈顺接，可得到双铁心磁通门的输出电压。对该信号进行相敏整流和滤波后，就可得到与被测磁场有关的直流输出电压。激磁电路采用CD4060内部的振荡器，外接高精度电容与电阻构成。基本频率为40KHz，同时由⑶4060进行小型的频率综合处理，产生基步频的8分频5KHz与16分频 2. 5KHz供相敏检波电路使用。其中相敏检波电路采用CD4052做为检波芯片。影响传统磁通门传感器测量精度的主要因素是传感器的零点和灵敏度。一般情况下，零点和灵敏度会随着温度的变化而变化，变化较大时，必须进行温度补偿。如果用A/D 对磁通门输出信号进行采样，然后，采用算法对采样信号进行相敏整流，就可以解决这一问题。本技术可通过串口给单片机发送命令后，也可由单片机向上位机请求参量命令。单片机依命令自主启动A/D开始对磁通门探头输出的信号及现场温度信号进行采样。 采样后的数据保存在单片机的RAM内，可进行一次算法处理，此次处理具有独立性，是自主的传感器信号调理部分进行的分布式的信号处理，而且是与信号调理部分现场温度场相同的一种温漂与非线性处理技术，又通过串口上传给上位PC机。这些数据在PC机内可以经过二次处理，得到反映被测磁场大小的数字量供显示或控制。单片机采用混合片上系统 C8051F020作为采集电路的主控芯片。这个单片机带有2个集成在片上的高精度高速A/D。 A/D的转换速率可编程控制，最大能够达到lM/s。单片机具有内部基准。除了 256字节的内部数据存储器外，还带有4k的片上外部数据存储空间(XRAM)。支持非侵入式，全速的在线系统调试。带有内置的温度传感器，其精度可以测量磁通仪现场工作温度。信号的基波频率为3kHz，采样频率为150kHz。对输入信号进行适量放大和中心电平调整后，就可以直接接入一路A/D的输入端进行采样。单片机和PC机的串行通信采用RS-232总线标准接口，同时具备485串口远传能力。 对输入信号进行适量放大和中心电平调整可能给信号叠加直流分量。为了解决这一问题，采用后述的式C3)来处理采样数据。设采样得到的序列为x(n) (η为采样点，ρ为总共采样的点数)，求得所有点的均值，把x(n)减去均值，得到χ (η)，如式(1)所示。接着，进行相敏整流。这部分的作用同前面介绍过的磁通门处理电路的作用基本相同。都是在基准信号的前半个周期对信号进行同相放大，在基准信号的后半个周期对信号进行反相放大。不同之处是前面要处理的信号是模拟信号，现在要处理的信号是数字信号。相敏整流所用的相位基准信号R(η)与激励来自同一振荡器。相敏整流后的信号为 Η(η)，如式(2)所示。H(n) = Χ(η) · R(n)(2)相敏整流后的数据必须滤去高频分量，才能得到反映被测磁场强度大小的直流量。这里，采用P个点求和平均的办法。这种方法不仅可以实现对信号的滤波，还能够消除数据采集中的误差。为了保证任何时间输出数字量的一致，P应选择为周期采样点数的整数倍。如式(3)所示，Y(n)为最终得到的直流电压信号权利要求1.一种数字式磁通仪，包括磁通门线圈、激磁电路和信号处理电路，所述的磁通门线圈包括激励线圈和测量线圈，所述的激励线圈连接至激磁电路，所述的测量线圈连接至信号处理电路，其特征在于，所述的激磁电路包括数字振荡电路和激磁选频放大电路，所述的数字振荡电路和选频放大电路依次串联后连本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种数字式磁通仪，包括磁通门线圈、激磁电路和信号处理电路，所述的磁通门线圈包括激励线圈和测量线圈，所述的激励线圈连接至激磁电路，所述的测量线圈连接至信号处理电路，其特征在于，所述的激磁电路包括数字振荡电路和激磁选频放大电路，所述的数字振荡电路和选频放大电路依次串联后连接至激磁线圈，所述的信号处理电路包括信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口，所述的信号处理选频放大电路、相敏检波电路、单片机、输出接口依次串联，信号处理选频放大电路的输入端连接测量线圈连接至测量线圈，所述的相敏检波电路还连接至数字振荡电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志锋，赵旭，湛腾西，
申请(专利权)人：长沙中大精密仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43