[发明专利]一种磁体磁场角度测量系统和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁体磁场角度测量系统和其相关测量方法技术领域。

背景技术

有些高精度传感器及设备，对永磁体的物理轴线与磁场轴线的夹角提出了较高的要求，如图1所示，Z表示永磁体的物理轴线，φ表示磁场的轴线，θ表示两者的夹角。

而磁场是看不见摸不着的客观存在的物质，因此，永磁体在生产过程中无法保证永磁体的物理轴线与磁场轴线保持一定的角度，只能在永磁体生产好后，对该产品的磁角进行测量，从中挑选符合要求的产品。对磁角的测量有多种方法，其中比较常用的方法是利用测量线圈及磁通测量表，对永磁体进行多点的磁通量测量，最后再通过人工计算，得出永磁体磁场角度。这种方法效率低，精度差，无法适应现代化大生产的需要，实用价值有限。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种使用方便、测量效率高、精度好的磁体磁场角度测量系统。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种使用方便、测量效率高、精度好的磁体磁场角度测量方法。

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种磁体磁场角度测量系统，其特征在于包括单片机控制器、至少二组以上的电磁感应线圈所构成的至少二维以上的检测线圈，各组线圈的输出连接各自通道的积分电路，而各自通道积分电路的输出经过A/D转换电路连接到单片机控制器的输入端；

或者是，各组线圈的输出经过A/D转换电路连接到单片机控制器的输入端，单片机控制器带有对信号进行数字积分功能模块；

或者是，各组线圈的输出连接各自通道电压频率转换电路的输入，而各自通道电压频率转换电路的输出通过计数电路连接到单片机控制器的输入端。

作为优选，所述的电磁感应线圈采用两组的时候，以垂直于地面的磁通分量φ_a为参考，二个电磁感应线圈的轴线的水平投影构成了除0与180度以外的任意角度，同时，它们的轴线与磁体的磁通理论轴线的垂直投影是一个不等于90度的角度，使二组电磁感应线圈的轴线与磁体的物理轴线构成一个三维空间。

进一步改进，所述的二个电磁感应线圈的轴线的水平投影互成90度，以提高测量精度。

作为优选，所述的电磁感应线圈采用三组的时候，X组线圈、Y组线圈和Z组线圈相互垂直构成三维检测线圈，简单实用。

作为改进，所述的通道积分电路带有放大电路，或者是各组线圈的输出接各自通道放大电路后经过A/D转换电路连接到单片机控制器的输入端；或者是各组线圈的输出接各自通道放大电路后，再连接电压频率转换电路，以便于对微弱的磁场也能测量使用，扩大测量的量程范围。

作为改进，所述的通道积分电路采用集成电路组成的模拟积分器，并带有自动调零电路，考虑到集成模拟积分器带来不可克服的失调电压与失调电流，从而产生具有固有的零点漂移，为了克服零点漂移，以提高积分精度，减小非线性误差，必须加自动调零电路。

作为改进，所述的电磁感应线圈采用同等规格的亥姆霍兹线圈。因为亥姆霍兹线圈的均匀磁场空间可以测量开路磁体的磁通量；而且亥姆霍兹线圈在两个线圈间有间隙，便于磁体的进出；最后在制作多维线圈时，以便于叠绕。

进一步改进，所述的单片机控制器连接有键盘、显示屏和声音指示器件，这样单片机控制器可以通过键盘用来接收人工对仪器的干预，包括各组线圈常数的设置、各档量程的修正、角度和磁通量的上下限设定、人工调零、量程转换、或者磁通量显示通道选择，并通过声音提示被测磁体的角度或磁通量是否超过上、下限，方便使用。

最后，所述的各自电磁线圈置于接了地的金属铁箱中，以避免受到外磁场的干扰影响。

本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种磁体磁场角度测量方法，其特征在于采用至少二组以上的电磁感应线圈组成了至少二维及二维以上的检测线圈，使磁通分别穿过所述的各组线圈，各组线圈的感应电势输出到各自通道模拟积分电路，通过A/D转换电路，输送到单片机控制器；或者是，各组线圈的感应电势，通过A/D转换电路，输送到具有数字积分功能的单片机控制器；或者是，各组线圈的感应电势输出到各自通道电压频率转换电路，通过计数电路，输送到单片机控制器；根据物理数学模型中磁通量与上述的积分值的线性关系，计算出磁体在各自方向上的磁通量，然后获得磁体实际轴线与物理轴线或理论轴线之间构成的磁场角度。

作为优选，所述的电磁感应线圈采用两组的时候，以垂直于地面的磁通分量φ_a为参考，二个电磁线圈的轴线的水平投影构成了除0与180度以外的任意角度，同时，它们的轴线与磁通的理论轴线的垂直投影是一个不等于90度的角度。