[发明专利]一种标准磁场源的测定系统及测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种标准磁场源的测定系统及测定方法，主要应用于煤矿井下电磁辐射信号接收系统的测试，亦可应用于环境中电磁辐射污染的监测。 

背景技术

研究表明，在煤岩动力灾害中煤岩体在内外物理化学及应力综合作用下快速破裂。在这些过程中，煤岩体自外界获得的能量和地层形成过程中存储的能量将以各种形式被耗散，电磁辐射就是一种重要的能量耗散形式。受载煤、岩石及混凝土电磁辐射(EMR)的实验、理论及应用研究表明，受载煤岩变形破裂过程中有电磁辐射信号产生。 

为了利用煤岩变形及破裂过程中产生的电磁辐射预测煤与瓦斯突出等动力灾害，需要一种有效的磁场源检测方法。这种检测方法对于在实验室研究标准磁场源、开发煤岩电磁信号接收、监测设备等方面有重要意义。该监测系统还能够用于环境中电磁辐射污染的监测。 

为此需要确立标准磁场源的检测方法，其中包括标准磁场源的产生、标准磁场源的接收、标准磁场信号的还原等方面。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种标准磁场源的检测系统及监测方法。 

本发明解决其技术问题所采用的实验系统包括：能够产生0.1Hz-20kHz的正弦电信号的低频功率信号发生器；能够将标准正弦电信号转变为标准电磁信号的电磁信号发生装置；能够接收电磁信号并转化为正弦电信号的标准电磁信号接收天线；能够将微弱电信号放大并将模拟信号转化为数字信号的电磁信号数据采集板；能够将数字信号传入计算机的信号传输线；能够显示信号波形并能将采样结果以文本文档保存下来的信号采集软件；能够进行数字信号处理的软件。 

所述低频功率信号发生器采用南京盛普仪器科技有限公司生产的SP1651型数字合成低频功率信号发生器。 

所述电磁信号发生装置为自主研发，其核心部件为通电螺线管，技术参数为：内阻R₀＝21.8Ω，电感L＝11.39mH，电容C＝13.61μF。 

所述电磁信号接收天线采用对磁场中磁信号敏感的磁棒天线，当磁场变化时通过磁棒中的磁通量发生变化时，绕在磁棒上的线圈会产生感应电动势。 

所述电磁信号数据采集板为自主研发，其工作电源为18V直流电源，内置电流放大模块能够将微弱的电信号放大到102倍，将信号幅值变换到2.5V以内，加入1.25V的稳压载波之后由内部的A/D转换器变换为幅值在0-250之间的数字信号。 

所述信号传输线采用一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰的双绞线。 

所述信号采集软件采用煤岩动力灾害监测预警软件中基于传感器开发的多通道数据采集软件MKCOLLECT数据采集测试软件。 

所述数字信号使用Matlab软件进行处理。 

所述稳压电源使用DH1718D-2型双路跟踪稳压稳流电源。 

本发明的优点是，系统简单、可操作性强，基于点频分析的滤波处理能够让测试系统适应不同的检测环境，达到非常好的检测效果，本实验系统对电磁信号接收规律、发射天线性能的测试也有很好的效果。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是标准磁场源测定系统示意图。本发明的标准信号源检测实验系统示意图如图1所示。 

图2是测试系统所采用的接收天线。 

图3是测试系统信号采集板图示。 

图4是MKCOLLECT数据采集软件采集信号波形显示图。 

图5是信号处理效果图。标准电磁信号、天线接收到的信号以及经过滤波后的信号对比图如图5所示。 

具体实施方式

将低频功率信号发生器接入220V交流电源，将稳压电源设定为18V电压恒定直流输出，将信号采集板接入稳压电源，用信号传输线连接信号采集板和信号采集计算机，打开计算机中MKCOLLECT数据采集软件的采集服务； 

调节低频功率信号发生器采用点频模式输出不同频率和电压幅值的交流电信号，观察MKCOLLECT数据采集软件中显示的波形，并将采集到的信号幅值数据以TXT格式记录在本地硬盘； 

根据输入信号的频率，采用数据处理软件编制合理的DSP滤波程序，对采集到的数据进行分析，能够从采集到的信号中得到与输入功率信号频率相同的部分，进而分析出标准信号源产生的磁场信号，达到标准信号源的检测目的。 

上述实施例为本发明的一种标准磁场源的检测方案，但本发明的检测方案并不受上述检测方案的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。