[发明专利]基于正交分析的表面切向磁场高精度测量系统及方法

权利要求书

1.一种铁磁性材料表面切向磁场高精度测量系统，包括上位机(1)、任意函数发生器(2)、双极性功率放大器(3)、多通道数据采集卡(12)和微磁检测传感器(7)，微磁检测传感器(7)包括“U”形磁芯(5)、缠绕在“U”形磁芯(5)上的激励线圈(4)和多个由上至下等间距地设置在“U”形磁芯(5)中线上的霍尔元件，其特征在于：

所述微磁检测传感器(7)进一步包括磁路调整装置(6)，所述磁路调整装置(6)为一对关于“U”形磁芯(5)的中线相互对称且垂直于微磁检测传感器(7)的测量面的硅钢片，位于“U”形磁芯(5)的两极靴之间；

所述磁路调整装置(6)的两片硅钢片的板高A、间距B、厚度C和提离距离D的尺寸通过正交实验法确定，具体包括如下步骤：

步骤1、采用多物理场耦合有限元仿真软件，分别设置“U”形磁芯(5)的电导率、相对介电常数和相对磁导率，磁路调整装置(6)的电导率、相对介电常数、相对磁导率，以及待测试件(8)的长、厚、电导率、相对介电常数和相对磁导率，采用自适应算法，对激励线圈(4)、待测试件(8)、“U”形磁芯(5)、磁路调整装置(6)和背景区域进行自由三角网格划分，并对“U”形磁芯(5)内跨距间的空气区域进行精密网格划分，计算得到的空间磁场分布；

步骤2、定义目标函数F＝R²/k，式中，F为正交实验评价指标，其中R²为线性程度，k为变化速率；采用正交实验分析法，建立正交表L_n(t^q)，式中，L为正交表符号；n为实验次数，即正交表行数；t为因素的水平数，即一列中出现不同数字的个数；q为最多能安排的因素数，即正交表的列数，包括板高A、间距B、厚度C和提离距离D四个因素；依据步骤1得到的空间磁场分布，先后对正交表中n组仿真模型进行计算，得到磁芯内跨距中心的切向磁场强度分布数据，借助matlab中内嵌的cftool工具，用一次方程y＝kx+b对切向磁场强度分布数据进行线性拟合，式中，x为距离待测试件(8)表面的垂直距离，y为对应的切向磁场强度，b为待测试件(8)表面x＝0mm时的切向磁场强度，得到切向磁场强度沿垂直方向分布的变化速率k以及线性程度R²，最终统计得到优化指标值F；从而确定磁路调整装置(6)的两片硅钢片的板高A、间距B、厚度C和提离距离D。

2.根据权利要求1所述的铁磁性材料表面切向磁场高精度测量系统，其特征在于：所述微磁检测传感器(7)包括三个霍尔元件，分别为：第一霍尔元件(9)、第二霍尔元件(10)和第三霍尔元件(11)。