[发明专利]磁通门式宽量程测磁仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量器具领域，尤其是一种磁通门式宽量程测磁仪。

背景技术

在舰艇消磁过程中，消磁电缆在舰艇周围空间区域产生强度高达1600A/M的强磁场，这种强磁场将对舰载系统、装备的磁敏感部件的技术性能和安全性带来影响，为准确掌握和评估分析该影响的具体程度，需要对消磁时的强磁场进行精确测量，但是由于缺乏对此类强磁场的检测手段，该项工作一直无法开展。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种磁通门式宽量程测磁仪，该测磁仪通过改进和优化磁通门传感器结构、参数，创新测量电路设计，采用先进的控制、测量及信号处理技术，实现宽量程强磁场的测量。

本发明的实现由以下技术方案完成：一种磁通门式宽量程测磁仪，包括磁场测量模块和采集控制模块，所述磁场测量模块包括探头、磁场测量电路，所述探头连接磁场测量电路，其特征在于：所述的磁场测量电路包括振荡激励电路，滤波、相敏解调及积分电路，反馈电路和校准电路，所述振荡激励电路连接探头和滤波、相敏解调及积分电路，所述校准电路与所述振荡激励电路相连接。

所述振荡激励电路由计数器、晶体谐振器、放大电路驱动变压器、NPN三极管和PNP三极管组成，所述计数器的一个接脚接入晶体谐振器，并通过NPN三极管和PNP三极管与放大电路驱动变压器相连通，所述放大电路驱动变压器连接探头。

所述的滤波、相敏解调及积分电路由带通滤波、相敏解调、积分模块实现，所述带通滤波、相敏解调、积分模块中的一个接脚连接探头，另一个接脚输出磁场电压值。

所述的反馈电路由两路精密恒流源电路和继电器切换电路组成，所述两路精密恒流源电路分别与继电器切换电路相连接，所述反馈电路与所述带通滤波、相敏解调、积分模块中输出磁场电压值的接脚连通。

所述的两路精密恒流源电路分为小量程恒流源电路和大量程恒流源电路。

所述的校准电路是一个电流泵型接地负载压控恒流源，由精密电压源提供电压参考，与取样电阻产生稳定的电流，并且与继电器相连接，所述继电器控制接入探头的校准线圈与否。 

本发明的优点是：实现了范围为-2000μT～+2000μT强磁场的三分量、高分辨率(1nT)和高精度(0.2%)测量。仪器采用嵌入式控制系统结构， VFD大屏幕显示，操作方便、显示直观，具有自动校零、自动量程功能。仪器稳定、可靠，能够长时间的自动进行测量和记录，提供以太网、USB和RS-232通讯多种形式通讯接口，并具有体积小、重量轻的优点。 

附图说明

图１是本发明仪器组成框图；

图2是本发明磁场测量电路原理图；

图3是本发明振荡激励电路图；

图4是本发明滤波、相敏解调及积分电路图；

图5是本发明反馈电路图；

图6是校准电路图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1所示基于嵌入式控制系统的强磁场测量记录仪主要由ARM控制器、探头、磁场测量电路、VFD显示模块、数据存储电路、实时钟电路、键盘及USB、串行通讯接口电路、CPU监控电路和电源等部分组成。

如图2所示，磁场测量电路由探头、振荡激励电路、信号测量电路和校准电路四个部分构成。电路采用闭环系统，以提高探头的测量的范围并且保证测量的精度。在测量大量程和小量程磁场时采用反馈电阻自动切换电路，自动调整反馈系数来调整增益，实现在不影响稳定性、以及分辨率的情况下可以达到±2000μT的测量范围。

如图3所示，计数器CD4060接入2.5MHz晶体谐振器产生2.5MHz的振荡，并通过其计数功能在13脚和14脚产生5KHz的探头激励信号和10KHz的相敏检波开关信号。5KHz的方波通过由两个PNP三级管2N4403和两个NPN三极管2N4401构成的互补推挽功率放大电路驱动变压器CH1，通过CH1激励探头至饱和，此时探头开始采集工作。

如图4所示，带通滤波、相敏解调、积分功能由704所设计的MC-1510模块实现，探头输出的信号接入MC-1510模块的第1脚，10KHz的相敏检波信号接入MC-1510模块的第5脚，第2脚输出积分后的信号BFX用于反馈，Vo1为输出的磁场电压值。