一種標準高頻交變磁場的產生方法
【專利摘要】目前磁傳感器動態標定過程中使用的通電螺旋管無法產生高頻交變激勵磁場源，本發明公開一種用于為磁傳感器進行動態標定的標準高頻交變磁場的產生方法，在固定空間中產生高頻交變磁場，為磁傳感器動態特性標定提供了標準磁場激勵源。采用長直導線產生高頻激勵磁場，使用高磁導率的屏蔽筒屏蔽外界地磁場、設備干擾磁場等，同時還使用了高精度磁傳感器作為反饋探測，進一步提高了磁屏蔽筒內的磁場源精度。
【專利說明】一種標準高頻交變磁場的產生方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及磁場的產生方法，具體是一種用于為磁傳感器進行動態標定的標準高 頻交變磁場的產生方法。
【背景技術】
[0002] 傳感器性能特性的研究，一般可從兩個方面進行，即靜態特性研究和動態特性研 究。在高頻磁場的探測領域中，磁傳感器的頻率特性決定了探測精度，而準確的確定磁傳感 器的帶寬是關鍵問題，如何準確的標定磁傳感器的動態特性急待解決。現有磁傳感器標定 主要集中在靜態特性測試標定方面，而對其動態特性標定較少。究其原因是目前的標準磁 場發生器是基于電流源和線圈組合方案，適于產生靜態磁場或低頻磁場。但該方案受線圈 高頻阻抗的影響，難于產生標準的高頻交變磁場，無法滿足磁傳感器動態標定對高頻磁場 激勵源的要求。
【發明內容】
[0003] 為了解決現有技術中的標準磁場發生器是基于電流源和線圈組合方案，難于產生 標準的高頻交變磁場的技術問題，提供一種用于為磁傳感器進行動態標定的標準高頻交變 磁場的產生方法。
[0004] 為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該 概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范 圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。
[0005] -種標準高頻交變磁場的產生方法，該方法包括：將一長直導線置于磁屏蔽筒的 中心軸線上；將一高精度磁傳感器置于所述磁屏蔽筒內與所述長直導線具有一定垂直距離 的位置處，所述高精度磁傳感器與所述磁屏蔽筒的口部的水平距離為所述磁屏蔽筒長度的 二分之一；所述高精度磁傳感器實時檢測所述長直導線產生的磁信號，并將所述磁信號轉 換為電信號，作為負反饋量反饋給信號源；計算高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距 離；所述信號源為所述長直導線提供典型的周期信號；由畢奧-薩伐爾定律計算得出激勵 磁場源的場強、方向和頻率。
[0006] 優選的，所述高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離小于所述磁屏蔽筒直徑 的0. 1倍。
[0007] 其中，所述信號源提供的周期信號可以為電壓源或電流源的掃頻信號。
[0008] 進一步的，所述計算高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離包括：所述信號 源為所述長直導線提供已知的靜態電流；讀出所述高精度磁傳感器所在位置處的磁感應強 度；由畢奧-薩伐爾定律計算得出所述垂直距離。
[0009] 再進一步的，還包括測量所述磁屏蔽筒的長度。
[0010] 其中，所述長直導線產生的磁場方向與所述高精度磁傳感器的敏感軸向重合。 [0011] 優選的，所述磁屏蔽筒為材料選用高磁導率的坡莫合金、鎳鐵合金等制作而成的 圓柱面的套筒。
[0012] 優選的，所述磁屏蔽筒長度為0. 5米至1米。
[0013] 本發明所帶來的有益效果：使用高磁導率的屏蔽筒屏蔽了外界地磁場、設備干擾 磁場等，避免了通電螺線管無法產生高頻磁場源信號的缺陷，同時，高精度磁傳感器作為反 饋探測，整個裝置組成閉環系統，進一步提高了磁屏蔽筒內的磁場源精度和穩定度，結構簡 單。
[0014] 為了上述以及相關的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細說明并在權利要求 中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是 各個實施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下 面的詳細說明結合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有這些方面以及它們 的等同。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明一種標準高頻交變磁場的產生方法的流程圖；
[0016] 圖2是本發明一種標準高頻交變磁場的產生方法的相關裝置示意圖；
[0017] 圖3是本發明本發明磁屏蔽筒內空間任意位置坐標系示意圖；
[0018] 圖4是本發明當I = 1A、L = 0· 5m、R = 0· 2m時，理論上磁屏蔽筒的內部磁場分布 圖。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。如圖1至2所示，該方法包括：
[0020] 101 :將一長直導線固定在磁屏蔽套筒中央內部，盡可能在所述磁屏蔽筒的中心軸 線上。以避免磁屏蔽筒內部聚磁效應，使測試點處所述長直導線產生的標準磁場源更精確。
[0021] 102:將一高精度磁傳感器置于所述磁屏蔽筒內，所述高精度磁傳感器位于所述長 直導線的上方或者下方，并且所述高精度磁傳感器與所述長直導線具有一定垂直距離。所 述高精度磁傳感器與所述磁屏蔽筒的口部的水平距離為所述磁屏蔽筒長度的二分之一，因 為在二分之一處的磁場是最標準的，如圖4所示。
[0022] 其中，應使的所述長直導線產生的磁場方向盡可能與所述高精度磁傳感器敏感單 元的X軸、Z軸或Y軸重合，使得產生的高頻交變磁場更加的精準。
[0023] 103 :所述高精度磁傳感器可實時檢測所述長直導線產生的磁感應強度，并將所述 磁信號轉換為電信號，作為負反饋量反饋給信號源，如圖1所示，這樣就組成了負反饋，使 磁屏蔽筒內的測試點具有穩定、精確的磁場源。
[0024] 采用所述高精度磁傳感器實時檢測目的是為了使整個磁場產生裝置是閉環系統， 以便更為精確的控制長直導線中的電流。激勵磁場的交變頻率與信號源頻率同步，激勵磁 場的幅值特性由畢奧-薩伐爾定律決定，帶電線導線附近的磁場與電流關系，為整個磁屏 蔽套筒內微兀電流產生磁場的積分。
[0025] 104 :計算高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離。
[0026] 所述計算高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離包括：
[0027] 1041 :所述信號源為所述長直導線提供已知的靜態電流，此時，所述長直導線周圍 產生穩定的磁場；
[0028] 1042:并且此時，所述高精度磁傳感器可測出所述高精度磁傳感器所在位置處的 磁感應強度；
[0029] 1043 :由畢奧-薩伐爾定律計算得出所述垂直距離，事先可測量所述磁屏蔽套筒 的長度，并且在步驟1041中，已經得知靜態電流的具體數值，因此可求解出所述垂直距離， 由此作為已知的垂直距離，當要產生高頻磁場時，此時靜態電流下求解的所述垂直距離就 作為已知距離，帶入相應的公式，下面將會具體說明，使產生激勵磁場的理論值和實際值達 到最小誤差。
[0030] 105 :所述信號源為所述長直導線提供典型的周期信號，作為掃頻源，目的是讓激 勵磁場具有動態特性，正弦波、三角波、方波均可。
[0031] 在一些可選的實施例中，所述信號源提供的周期信號可以為電壓源或電流源的掃 頻信號，信號線經過限流電阻后導通。通過信號源設備可直接獲得長直導線的電流和高精 度磁傳感器的輸出電信號。
[0032] 106 :由畢奧-薩伐爾定律計算得出激勵磁場源的場強、方向和頻率。
[0033] 下面結合具體公式和具體數值做進一步說明。
[0034] 首先，建立如圖3所示的坐標系，由畢奧-薩伐爾定律：
[0035] 式 1 :
【權利要求】
1. 一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，該方法包括： 將一長直導線置于磁屏蔽筒的中心軸線上； 將一高精度磁傳感器置于所述磁屏蔽筒內與所述長直導線具有一定垂直距離的位置 處，所述高精度磁傳感器與所述磁屏蔽筒的口部的水平距離為所述磁屏蔽套筒長度的二分 之一； 所述高精度磁傳感器實時檢測所述長直導線產生的磁信號，并將所述磁信號轉換為電 信號，作為負反饋量反饋給信號源； 計算高精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離； 所述信號源為所述長直導線提供典型的周期信號； 由畢奧-薩伐爾定律計算得出激勵磁場源的場強、方向和頻率。
2. 如權利要求1所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所述高精度 磁傳感器與所述長直導線的垂直距離小于所述磁屏蔽筒直徑的〇. 1倍。
3. 如權利要求2所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所述信號源 提供的周期信號可以為電壓源或電流源的掃頻信號。
4. 如權利要求3所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所述計算高 精度磁傳感器與所述長直導線的垂直距離包括： 所述信號源為所述長直導線提供已知的靜態電流； 讀出所述高精度磁傳感器所在位置處的磁感應強度； 由畢奧-薩伐爾定律計算得出所述垂直距離。
5. 如權利要求4所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，還包括測量 所述磁屏蔽筒的長度。
6. 如權利要求5所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所述長直導 線產生的磁場方向與所述高精度磁傳感器的敏感軸向重合。
7. 如權利要求1至6任一項所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所 述磁屏蔽套筒為材料選用高磁導率的坡莫合金、鎳鐵合金等制作而成的圓柱面的套筒。
8. 如權利要求7所述的一種標準高頻交變磁場的產生方法，其特征在于，所述磁屏蔽 筒長度為〇. 5米至1米。
【文檔編號】G01R35/00GK104049229SQ201410232155
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】張曉明, 李 杰, 劉俊 申請人:蘇州中盛納米科技有限公司