[发明专利]一种交变磁场三维分布测量装置

说明书

技术领域

本发明属于中频强交变磁场测量传感器领域，涉及磁场传感器技术、中高频信号采集与处理技术、三维运动平台技术，特别涉及一种交变磁场三维分布测量装置。

背景技术

磁感应热疗设备和工业用磁感应加热设备是中频交变电磁场的常见应用，在应用中需要用到100kHz到1MHz的磁场测量装置。这类中频交变电磁场一般在应用中的强度较高，其产生的涡流效应容易加热而破坏普通的磁场探头。大部分磁场传感器适用于低频低强度的磁场测量，并不适用于中频强磁场的测量应用。中频强磁场的主要测量方法是电磁感应法。电磁感应法是以电磁感应定律为基础的一种磁场测量方法，其内容是：

在按照正弦规律变化的磁场中，磁场强度符合以下关系：

B=B₀sin(ωt)

其中B₀是磁感应强度的最大值，ω是磁场的角频率。对于一个探测线圈，其感生电动势为

ϵ=dΦdt=SdBdt=SB0ωcos(ωt)]]>

这样就将交变磁场信号转化为了交流电信号，实现了磁场传感器的功能。

用单个线圈测得的只是总磁场在线圈轴向上的分量，在同一点附近设置三个两两互相垂直的线圈，就可以测得这一点的三维磁场参数。测量得到一定空间内足够多点的三维磁场参数，就可以得到这一空间的三维磁场参数分布。

目前，交变磁场测量仪器多为低频弱场、高频电磁辐射场或者脉冲电磁场测量设备，并且主要为一维磁场测量设备。

专利201010214820.2和201020243927.5公布了一种“中频强磁场测量装置”，其主要实现了一维交变磁场的测量，交变磁场敏感元件为自制电感线圈。该装置详细介绍了一维中频强磁场的测量方案与电路，并不能实现三个方向交变磁场的同时测量。

专利201010572779.6公布了一种“磁场测量仪”，其采用霍尔传感器作为磁场敏感元件对磁场进行测量，由于霍尔元件的频率响应范围有限，无法实现数百千赫兹交变磁场的测量。

专利201020196041.X公布了一种“电磁感应法脉冲强磁场测量装置”，其磁场敏感元件采用圆柱形的感应线圈式磁传感器，为了实现磁场的准确测量，其设计了一种特殊结构的支架，保证测量的磁场方向垂直于线圈平面，由于采用一只传感器，同样仅能测量一维磁场，并且测量范围有限。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种交变磁场三维分布测量装置，其可测量的磁场频率和磁场强度范围宽，使用方便，可以自动定位并测量交变磁场中任一点的三维参数，以及自动测量一定空间分布内的三维磁场参数分布。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种交变磁场三维分布测量装置，包括：

三维磁场探头阵列，由多组三维磁场探头组成，每组三维磁场探头由固定在同一点附近的X方向、Y方向和Z方向单轴磁场测量探头组成，测量该点的磁场参数；

接所述三维磁场探头阵列将其采集得到的磁场信号进行整流、滤波、放大的信号采集处理单元；

接所述信号采集处理单元将其得到的模拟信号转换为数字信号，计算其频率、幅度信息并向计算机输出的信号模数转换单元；

用于固定所述三维磁场探头阵列的探头运动装置，探头运动装置上有X方向和Y方向的运动导轨，其中Y方向运动导轨能沿X方向运动导轨滑动，三维磁场探头阵列固定于探头座上，探头座能沿Y方向运动导轨滑动；以及

接所述探头运动装置并控制其运动的探头运动控制单元。

所述单轴磁场测量探头为平面铜线圈，作为交变磁场敏感元件，将磁场信号转化为线圈两端的电压差分信号，每个线圈的两端引线接到信号采集处理单元的一个处理节点上。

所述单轴磁场测量探头由多层电路板铜层蚀刻平面圆形线圈构成。