[发明专利]一种低频磁场频谱测量方法及系统

说明书

一种低频磁场频谱测量方法及系统，属于测量低频磁场技术领域。实验标定与测量步骤：通过信号发生器产生周期正弦信号，经由功率放大器放大信号电流，通入标准线圈中产生标准磁场，再利用测量线圈测量标准线圈中心点处的磁场，利用示波器对感应电压波形进行采集并处理，最终得到测量线圈传感系数频响曲线的实验结果；理论计算仿真步骤：将实验结果与理论计算结果、仿真结果进行对比分析，采用分段拼接的方式确定最终的关系曲线；实际测量步骤：获得电压频谱，通过关系曲线得到磁场频谱。

技术领域

本发明涉及一种低频磁场频谱测量方法及系统，属于测量低频磁场技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，电磁感应等各种物理现象不断被人们发现和研究，同时也带动了磁场测量技术的飞速发展和应用范围的不断拓展。目前，磁场测量技术已被研究应用于各个领域，不仅包括生物医学、地球物理学、空间科学等方面，在工业探伤中也有着非常重要的应用。磁场测试系统，通常由将磁场转换为电压的磁场传感器和电压测量设备组成。其中基于不同的物理效应和电子传感器件而设计生成的磁场传感器主要有：超导SQUID磁强计、感应线圈磁强计、磁通门磁强计、霍尔传感器、各向异性磁阻传感器、巨磁阻抗磁传感器、核磁共振测场仪等。它们有着各自的优缺点，并且适用于不同的领域。对于电压测量装置，如果测量综合磁场，则可以为简单的电压表；如果测量磁场频谱，则通常为频谱仪和接收机。所谓低频磁场，是指频率不高于0.3MHz的交变磁场。电子电气设备在使用过程中产生的低频磁场不仅会影响其他电子设备的正常使用情况，还会对人体的健康造成或多或少的影响。因此，需要对低频磁场进行准确的测量。

目前测量低频磁场常用的方法有两种：一方法利用磁场传感器与电压表结合的方式，如高斯计，它利用霍尔效应将磁场转化为电压，可以测量直流磁场也可以测量交变磁场。

另一方法利用线圈与频谱仪或接收机结合的方式，这种方法可以有效获得磁场的频谱。

就低频磁场测量而言，目前常用的两种方法的主要缺点为：高斯计的缺点是测量结果是不同频率磁场的叠加值，不能显示磁场的频谱。利用线圈和频谱仪或接收机相结合，这种方法的缺点是成本较高，很难实现低频测量。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种低频磁场频谱测量方法及系统。

一种低频磁场频谱测量方法,含有以下步骤：实验标定与测量步骤、理论计算仿真步骤及实际测量步骤。

实验标定与测量步骤：通过信号发生器产生周期正弦信号，经由功率放大器放大信号电流，通入标准线圈中产生标准磁场，再利用测量线圈测量标准线圈中心点处的磁场，利用示波器对感应电压波形进行采集并处理，最终得到测量线圈传感系数频响曲线的实验结果。

理论计算仿真步骤：将实验结果与理论计算结果、仿真结果进行对比分析，采用分段拼接的方式确定最终的关系曲线。

实际测量步骤：获得电压频谱，通过关系曲线得到磁场频谱。

一种低频磁场频谱测量系统，包括通信模块、采集模块、存储模块及快速傅里叶变换模块，通信模块与采集模块连接，采集模块与存储模块及快速傅里叶变换模块连接，通信模块包括通信功能、PC机系统与示波器的数据连接、USB接口、VISA驱动程序及VISA的写入/输出函数，采集模块包括信号采集、示波器初始化及示波器参数设置，存储模块包括深度存储、数据存储方式文件命名格式及将数据按列写入EXCEL文件，以时间命名，快速傅里叶变换模块包括信号分析、获得电压频谱及调用程序MATLAB用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的商业数学软件实现FFT离散傅氏变换的快速算法。