[发明专利]一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于磁场测量技术领域，特别涉及了一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法。

背景技术

当前几乎任何技术领域都离不开磁场测量。以无线输电技术为例，现在主要都是利用磁场作为能量的传输通道。磁共振耦合无线电能传输技术利用高频磁共振耦合实现电能高效长距离传输，收发线圈间的互感耦合系数直接影响着系统的传输距离和效率。空间磁场强度同步检测是准确分析互感耦合系数的最直接的方法，因此设计出一款适合空间高频磁场强度测量的传感器具有重要意义。

现在测量磁场强度的方法虽然很多，但是很少有专利与论文介绍如何检测高频磁场。例如《多点磁场强度测量仪》(公开号：CN203759229U)基于霍尔传感器实现了3个方向的磁场强度测量，但是霍尔传感器最高测量频率仅为1MHz，因此无法实现高频磁场的检测。《一种数字信号锁定型空间磁场检测系统》(公开号：CN102495380A)虽然基于电磁感应法实现了磁场信号的数字化测量，但应用到空间磁场测量，没有解决多个传感器间的相互影响，以及传感器对空间待测磁场的影响问题。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法，实现空间高频磁场测量，降低现有传感器在强耦合状态下传感器对空间待测磁场或邻近磁传感器的影响，并弥补弱耦合下磁传感器灵敏度低的不足。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，包括线圈安装槽、连接件和信号处理印刷电路板，感应线圈安装在线圈安装槽内，信号处理印刷电路板通过连接件与线圈安装槽连接；所述信号处理印刷电路板包括可变阻尼谐振网络、输入缓冲级、峰值检测电路、可控增益放大电路、采样保持器、ADC转换电路、微处理器以及单刀双掷开关，可变阻尼谐振网络的输入端连接感应线圈，可变阻尼谐振网络的输出端连接输入缓冲级的输入端，输入缓冲级的输出端连接峰值检测电路的输入端和可控增益放大电路的输入端，可控增益放大电路的输出端连接采样保持器的输入端，采样保持器的输出端连接ADC转换电路的输入端，ADC转换电路的输出端连接微处理器的输入端，单刀双掷开关的动端连接采样保持器的控制端，单刀双掷开关的两个不动端分别连接微处理器和外部控制信号，可变阻尼谐振网络的控制端、可控增益放大电路的控制端、ADC转换电路的控制端和峰值检测电路分别连接微处理器。

基于上述技术方案的优选方案，信号处理印刷电路板通过连接件与线圈安装槽垂直连接。

基于上述技术方案的优选方案，所述可变阻尼谐振网络包括谐振电容和电位器，谐振电容、电位器和感应线圈相互并联，电位器的控制端连接微处理器，从而控制电位器接入电路的阻值。

基于上述技术方案的优选方案，所述输入缓冲级采用OPA842芯片。

基于上述技术方案的优选方案，所述可控增益放大电路由两片AD603芯片级联而成。

基于上述技术方案的优选方案，所述采样保持器采用OPA615芯片。

基于上述技术方案的优选方案，所述峰值检测电路采用AD8307芯片。

基于上述装置的高频磁场强度测量方法，包括以下步骤：

(1)微处理器控制可变阻尼谐振网络的参数，使其阻尼单调变化；

(2)微处理器控制峰值检测电路，寻找输出电压峰值时可变阻尼网络所对应的参数，保持该参数值，进入下一步；

(3)微处理器控制可控增益放大电路的放大或者衰减的倍数，将感应线圈输出的电压信号调理成在ADC转换电路的量程范围内的电信号；

(4)当需要测量磁场强度时，微处理器控制单刀双掷开关的状态，选择微处理器或者外部信号控制采样保持器处于保持状态；

(5)微处理器控制ADC转换电路采集被保持住的电压信号；

(6)AD转换完成后，微处理器或者外部信号控制采样保持器处于跟随状态，继续跟踪高频磁场信号；

(7)微处理器由AD转换的结果计算出磁感应强度的数值并存储在微处理器内部，实现磁场信号的数字化。

采用上述技术方案带来的有益效果：