[发明专利]基于线性外推的微磁探头励磁反馈控制方法

摘要

基于线性外推的微磁探头励磁反馈控制方法，实现该方法的内容分为三部分：第一部分是励磁磁路；第二部分是磁场测量模块；第三部分是反馈控制模块。在U型励磁磁路内侧的霍尔元件线阵，采用三个相同型号的霍尔元件Hall1、Hall2、Hall3沿垂直于被测材料或结构表面方向上布置，以测量三个高度位置的切向磁场强度，分别记为H1、H2、H3。在U型励磁磁路内侧放置磁场调整结构后，切向磁场强度梯度降低且线性变化范围扩大，从ZL提高到了ZH。采用由数据采集卡、任意信号激励板卡和控制软件组成的反馈控制模块，通过迭代反馈，使磁感应强度B和表面切向磁场强度H两路信号满足控制变量所设定的要求，提升开环磁路测试系统对饱和磁滞回线的精确测量。

主权项

1.基于线性外推的微磁探头励磁反馈控制方法，其特征在于：实现该方法的装置分为三部分：第一部分是励磁磁路，包括激励线圈(1)、磁场调整结构(2)、U型轭铁(3)，激励线圈(1)缠绕在U型轭铁(3)上，磁场调整结构(2)设置在U型轭铁(3)的中间，激励线圈(1)、磁场调整结构(2)、U型轭铁(3)与被测材料或结构(5)形成连通磁路；第二部分是磁场测量模块，包括霍尔元件线阵(4)和感应线圈(6)；第三部分是反馈控制模块(7)；在U型励磁磁路内侧的霍尔元件线阵(4)，采用三个相同型号的霍尔元件Hall1、Hall2、Hall3沿垂直于被测材料或结构(5)表面方向上布置，以测量三个高度位置的切向磁场强度，分别记为H1、H2、H3；在霍尔元件线阵(4)所处范围内，切向磁场强度Hx沿垂直距离Z方向近似线性分布，利用三个霍尔元件测量得到的切向磁场强度Hx及它们的位置坐标Z，拟合得到切向磁场强度与垂直高度坐标间的直线方程Hx＝f(Z),其中Z的取值范围为[0,ZL]或[0,ZH]，利用线性外推的方法计算出材料或结构(5)表面即Z＝0准确的切向磁场强度Hx；在U型励磁磁路内侧放置磁场调整结构(2)后，切向磁场强度梯度降低且线性变化范围扩大，从ZL提高到了ZH；绕于被测材料或结构(5)上的感应线圈(6)的输出电压经积分换算后，得到磁感应强度B，为实现饱和磁滞回线的精确测试，以磁感应强度最大值Bmax及表面切向磁场强度峰值差δHmax为控制变量，采用由数据采集卡、任意信号激励板卡和基于LabVIEW平台的控制软件组成的反馈控制模块(7)，通过迭代反馈，使磁感应强度B和表面切向磁场强度H两路信号满足控制变量所设定的要求，提升开环磁路测试系统对饱和磁滞回线的精确测量；反馈控制模块(7)的反馈控制主要分两个步骤进行，第一步，调整激励电压V激励(t)来控制磁感应强度幅值Bmax达到要求值，具体迭代公式如下所示：式中i—为迭代次数；—第i阶迭代时，被控制的磁感应强度B的要求最大幅值与真实幅值之间的差值，其表达式为为要求的最大幅值，为第i次迭代时真实的幅值；kBmax—修正系数，描述激励电压幅值相对于被控制的磁感应强度幅值的变化率，表达式为kBmax＝δVmax/δBmax；—第i次迭代时激励电压的最大幅值；—第i次迭代时的偏置电压；循环终止条件是第i次迭代的值满足其中m是根据具体要求人为设定的常数，为0～10％，视具体误差而定；第二步，调节对称性，切向磁场正负最大幅值的绝对值之差的一半|δH_max/2|是判断参数，其值若不为零，进行迭代调节直到第i次满足使其中n是根据具体要求人为设定的常数，为0～10％；满足要求后，反馈控制调节结束。