專利名稱：一種寬量程測磁儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種測量器具領域，尤其是ー種寬量程測磁儀。
背景技術：
在艦艇消磁過程中，消磁電纜在艦艇周圍空間區(qū)域產(chǎn)生強度高達1600A/M的強磁場，這種強磁場將對艦載系統(tǒng)、裝備的磁敏感部件的技術性能和安全性帶來影響，為準確掌握和評估分析該影響的具體程度，需要對消磁時的強磁場進行精確測量，但是由于缺乏對此類強磁場的檢測手段，該項工作一直無法開展。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供ー種寬量程測磁儀，該測磁儀通過改進和優(yōu)化磁通門傳感器結構、參數(shù)，創(chuàng)新測量電路設計，采用先進的控制、測量及信號處理技木，實現(xiàn)寬量程強磁場的測量。本實用新型的實現(xiàn)由以下技術方案完成一種寬量程測磁儀，包括磁場測量模塊和采集控制模塊，所述磁場測量模塊包括探頭、磁場測量電路，所述探頭連接磁場測量電路，其特征在于所述的磁場測量電路包括振蕩激勵電路，濾波、相敏解調及積分電路，反饋電路和校準電路，所述振蕩激勵電路連接探頭和濾波、相敏解調及積分電路，所述校準電路與所述振蕩激勵電路相連接。所述振蕩激勵電路由計數(shù)器、晶體諧振器、放大電路驅動變壓器、NPN三極管和PNP三極管組成，所述計數(shù)器的一個接腳接入晶體諧振器，并通過NPN三極管和PNP三極管與放大電路驅動變壓器相連通，所述放大電路驅動變壓器連接探頭。所述的濾波、相敏解調及積分電路由帶通濾波、相敏解調、積分模塊實現(xiàn)，所述帶通濾波、相敏解調、積分模塊中的ー個接腳連接探頭，另ー個接腳輸出磁場電壓值。所述的反饋電路由兩路精密恒流源電路和繼電器切換電路組成，所述兩路精密恒流源電路分別與繼電器切換電路相連接，所述反饋電路與所述帶通濾波、相敏解調、積分模塊中輸出磁場電壓值的接腳連通。所述的兩路精密恒流源電路分為小量程恒流源電路和大量程恒流源電路。所述的校準電路是ー個電流泵型接地負載壓控恒流源，由精密電壓源提供電壓參考，與取樣電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，并且與繼電器相連接，所述繼電器控制接入探頭的校準線圈。本實用新型的優(yōu)點是實現(xiàn)了范圍為-2000μΤ +2000μΤ強磁場的三分量、高分辨率(InT)和高精度(0.2%)測量。儀器采用嵌入式控制系統(tǒng)結構，VFD大屏幕顯示，操作方便、顯示直觀，具有自動校零、自動量程功能。儀器穩(wěn)定、可靠，能夠長時間的自動進行測量和記錄，提供以太網(wǎng)、USB和RS-232通訊多種形式通訊接ロ，并具有體積小、重量輕的優(yōu)點。
圖I是本實用新型儀器組成框圖；圖2是本實用新型磁場測量電路原理圖；圖3是本實用新型振蕩激勵電路圖；圖4是本實用新型濾波、相敏解調及積分電路圖；圖5是本實用新型反饋電路圖；圖6是校準電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進ー步詳細說明，以便于同行業(yè)技術人員的理解實施例如圖I所示基于嵌入式控制系統(tǒng)的強磁場測量記錄儀主要由ARM控制器、探頭、磁場測量電路、VFD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲電路、實時鐘電路、鍵盤及USB、串行通訊接ロ電路、CPU監(jiān)控電路和電源等部分組成。如圖2所示，磁場測量電路由探頭、振蕩激勵電路、信號測量電路和校準電路四個部分構成。電路采用閉環(huán)系統(tǒng)，以提高探頭的測量的范圍并且保證測量的精度。在測量大量程和小量程磁場時采用反饋電阻自動切換電路，自動調整反饋系數(shù)來調整增益，實現(xiàn)在不影響穩(wěn)定性、以及分辨率的情況下可以達到±2000μΤ的測量范圍。如圖3所示，計數(shù)器⑶4060接入2. 5MHz晶體諧振器產(chǎn)生2. 5MHz的振蕩，并通過其計數(shù)功能在13腳和14腳產(chǎn)生5KHz的探頭激勵信號和IOKHz的相敏檢波開關信號。5KHz的方波通過由兩個PNP三級管2N4403和兩個NPN三極管2N4401構成的互補推挽功率放大電路驅動變壓器CHl，通過CHl激勵探頭至飽和，此時探頭開始采集工作。如圖4所示，帶通濾波、相敏解調、積分功能由704所設計的MC-1510模塊實現(xiàn)，探頭輸出的信號接入MC-1510模塊的第I腳，IOKHz的相敏檢波信號接入MC-1510模塊的第5腳,第2腳輸出積分后的信號BFX用于反饋，Vol為輸出的磁場電壓值。如圖5所示，反饋切換電路由兩路精密恒流源電路和繼電器切換電路組成。圖中運放0PA2227和差動放大器INA105和取樣電阻R16組成小量程恒流源反饋與BUF634和R17組成大量程恒流源反饋。恒流源采用電流泵型接地負載壓控恒流源設計，具有電流控制精度高的特點。反饋采用恒流源電路可以確保反饋系數(shù)在全溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，BUF634是電流功放芯片，保證在大量程測量時能反饋足夠的電流，從而產(chǎn)生足夠的反饋磁場。切換電路以松下公司的ANG20012小體積信號繼電器設計，其接觸電阻小于ΙΟΟπιΩ，隔離電阻大于IG Ω ,開關壽命大于105次,繼電器通過光電隔離芯片PS2502-2開關,確保繼電器電路與控制電路的隔離減小繼電器開關時對信號電路的影響，PS2502-2需要IOmA的驅動電流，而M2378-CFN20Iエ控模塊的控制信號DIOl只能提供4mA的額定電流，因此PS2502-2通過NPN三級管9013驅動。如圖6所示，校準電路是ー個電流泵型接地負載壓控恒流源。由精密電壓源RER)2提供+5V電壓參考，與2K取樣電阻R22產(chǎn)生穩(wěn)定的2. 5mA,由AGN20012繼電器控制接入探頭的校準線圈與否。綜上所述，本實施例采用創(chuàng)新的測量電路設計，附帯有自動校正電路，并且可以符合寬量程測磁的技術要求為評估消磁對艦載系統(tǒng)和裝備的安全及性能影響、研究對應的保護及預防措施提供了必需的技術手段為海軍新建消磁站、消磁船的驗收及質量檢驗提供了新的檢測工具；為改進消磁エ藝、提高消磁質量提供了新的試驗方法，對增強艦艇的磁 性防護能力、保障艦艇航行和裝備去全、保持和提高海軍戰(zhàn)斗力具有十分重要的意義。
權利要求1.ー種寬量程測磁儀，包括磁場測量模塊和采集控制模塊，所述磁場測量模塊包括探頭、磁場測量電路，所述探頭連接磁場測量電路，其特征在干所述的磁場測量電路包括振蕩激勵電路，濾波、相敏解調及積分電路，反饋電路和校準電路，所述振蕩激勵電路連接探頭和濾波、相敏解調及積分電路，所述校準電路與所述振蕩激勵電路相連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種寬量程測磁儀，其特征在于所述振蕩激勵電路由計數(shù)器、晶體諧振器、放大電路驅動變壓器、NPN三極管和PNP三極管組成，所述計數(shù)器的ー個接腳接入晶體諧振器，并通過NPN三極管和PNP三極管與放大電路驅動變壓器相連通，所述放大電路驅動變壓器連接探頭。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種寬量程測磁儀，其特征在于所述的濾波、相敏解調及積分電路由帶通濾波、相敏解調、積分模塊實現(xiàn)，所述帶通濾波、相敏解調、積分模塊中的ー個接腳連接探頭，另ー個接腳輸出磁場電壓值。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種寬量程測磁儀，其特征在于所述的反饋電路由兩路精密恒流源電路和繼電器切換電路組成，所述兩路精密恒流源電路分別與繼電器切換電路相連接，所述反饋電路與所述帶通濾波、相敏解調、積分模塊中輸出磁場電壓值的接腳連通。
5.根據(jù)權利要求4所述的ー種寬量程測磁儀，其特征在于所述的兩路精密恒流源電路為一路小量程恒流源電路和一路大量程恒流源電路。
6.根據(jù)權利要求I所述的ー種寬量程測磁儀，其特征在于所述的校準電路是ー個電流泵型接地負載壓控恒流源，由精密電壓源提供電壓參考，與取樣電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，并且與繼電器相連接，所述繼電器控制接入探頭的校準線圈。
專利摘要本實用新型涉及一種測量器具領域，尤其是一種寬量程測磁儀，其特征在于所述的磁場測量電路包括振蕩激勵電路，濾波、相敏解調及積分電路，反饋電路和校準電路，所述振蕩激勵電路連接探頭和濾波、相敏解調及積分電路，所述校準電路與所述振蕩激勵電路相連接。本實用新型的優(yōu)點是實現(xiàn)了范圍為-2000μT～+2000μT強磁場的三分量、高分辨率(1nT)和高精度(0.2%)測量。儀器采用嵌入式控制系統(tǒng)結構，VFD大屏幕顯示，操作方便、顯示直觀，具有自動校零、自動量程功能。儀器穩(wěn)定、可靠，能夠長時間的自動進行測量和記錄，提供以太網(wǎng)、USB和RS-232通訊多種形式通訊接口，并具有體積小、重量輕的優(yōu)點。
文檔編號G01R33/02GK202453487SQ201220019309
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者侯大志, 衣軍, 陳征峰 申請人:中國人民解放軍91872部隊上海研究室