[发明专利]一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪

说明书

技术领域

本发明属于磁场测量技术领域，更具体地，涉及一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪。

背景技术

磁场是一个矢量场，因此该测量仪需要准确测量磁场的三个分量，同时考虑到温漂，需要测量周围的环境温度。磁场测量在军事、资源勘探、生命医学、科学研究等领域有着广泛的应用。与地磁场有关的磁场测量应用更加广泛。

磁场测量和一般测量系统一样，包括传感器、信号调理电路、采集设备和应用软件组成，霍尔传感器将磁信号转换为电压信号输出，电压信号经过信号调理电路得到大小合适有用的信号，再经过A/D转换将模拟信号转换为数字信号，在微处理器的控制下存储到存储芯片中，用于后期的显示、分析处理。

随着科学技术的发展和各种高新技术的引入，越来越多的电磁场研究更加偏向于三维动态磁场的分布，而传统的磁场测量的特斯拉计、高斯计等仪器，难以满足多点和动态磁场的测量要求。截止目前，常用的脉冲磁场测量方法主要有霍尔效应法、电磁感应法、磁光效应法和磁阻效应法等。但电磁感应法的探头一般都是面积相对较大线圈，测量精度不高；磁光效应法的优点是测试精度较高，反应速度快，但是需要前期校准，且测试设备复杂。

目前在精确的磁场测量系统主要依赖进口，价格昂贵，而且大多数系统只能测量单个点的一维磁场或二维磁场，空间三维磁场的分布情况更是需要通过多次测量和复杂的数据处理才能得到，无法实现快速测量，更无相关实验测量系统。此外，目前的霍尔传感器只能测量单一方向的磁场，不能直接测量三个方向的磁场，而且每个部分都会对产品的性能产生影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其目的在于，三个霍尔传感器分别固定在长方体三个正交的面上，测量磁场得到的微弱电压信号经过放大滤波电路进行放大信号，滤波高频噪声，得到幅值合适的有用信号，调理好的信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，在微处理器的控制下，存储芯片中数据能够通过无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对某一位置的空间磁场的三分量无线测量，不仅测量精度高，而且测量效率高。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，包括外壳和硬件电路；

其中，所述外壳包括记录仪壳体，所述记录仪壳体为矩形中空结构，其一端设有第一挡板，另一端设有第二挡板，从而形成容纳所述硬件的电路的腔体；

所述硬件电路设于所述腔体内，包括控制板、前置板和电池板，所述控制板包括微处理器和存储芯片；

所述前置板包括霍尔传感器、温度传感器、传感器电路板、放大滤波电路和无线通讯模块，所述霍尔传感器用于测量磁场的微弱电压信号，所述温度传感器用于测量霍尔传感器的温度，所述传感器电路板用于传输所述微弱电压信号给所述放大滤波电路，所述放大滤波电路用于将所述微弱电压信号放大并得到幅值符合要求的有用信号，所述有用信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，存储芯片中数据通过所述无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对某一位置的空间磁场的三分量测量。

进一步地，所述控制板为数字电路，所述前置板为模拟电路，所述电池板为电源电路，所述数字电路、模拟电路和电源电路隔离设置，用于增强其抗干扰性能。

进一步地，所述前置板的一端部设有传感器支架，所述传感器支架与所述霍尔传感器位置相匹配，用于支撑所述霍尔传感器，并保证三个霍尔传感器安装方向的正交性。

进一步地，所述前置板还包括A/D转换芯片，用于实现所述数字电路和模拟电路之间的转换。

进一步地，所述控制板包括电源开关、LED充电指示灯。

进一步地，所述第二挡板的顶部依次设有USB接口、LED状态灯以及数码显示器，且其间隔一定距离分开布置；

所述USB接口用于U盘快速转存测量数据，所述数码显示器用于显示仪器编号、仪器工作状态、仪器故障信息、存储芯片剩余空间、电池剩余容量等信息，所述LED灯用于显示U盘状态。

进一步地，所述第二挡板的中心位置设有充电插头和LED充电指示灯。

进一步地，所述第二挡板的一侧边缘位置设有天线。

进一步地，所述USB接口的下方设有电源开关帽，所述电源开关帽套设于所述电源开关上。

进一步地，所述记录仪壳体的顶部设有水平泡。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：