[实用新型]一种三维中频强磁场测量探头

说明书

技术领域

本实用新型属于中频强交变磁场测量传感器领域，涉及中高频信号采集与传输技术，三维姿态校正技术，特别涉及一种三维中频强磁场测量探头。

背景技术

工业涡流加热设备或者磁感应热疗等设备由于需要对加热区域的磁场进行实时的测量和控制等需求，需要频率测量范围为10kHz～1MHz的强交变磁场测量仪器。由于中频强交变磁场的涡流效应导致普通的测量电路因为迅速产热而失效，同时普通的磁敏元件由于带宽不足导致无法对中频强磁场进行准确测量。针对高频强磁场测量主要采取的办法为电磁感应法。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。由于测量的磁场按照正弦规律变化：

B=B₀sin(ωt)

其中B₀是磁感应强度的最大值，ω是磁场的角频率，那么每个探测线圈的感生电动势：

ϵ=ΔΦΔt=Σ1nSidBdt=StotalB0ωcos(ωt)]]>

因此可以设计不同结构的感应线圈来探测不同频率和幅度的交变磁场。

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，本实用新型的目的在于提供一种三维中频强磁场测量探头，频率范围宽，测量幅度宽，抗干扰能力强，使用方便，可实现空间中任一点磁场频率、幅度和方向的精确测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种三维中频强磁场测量探头，包括焊接于传感器固定板2上的三个相互垂直的单轴磁场测量传感器1，各个单轴磁场测量传感器1的输出信号通过航空插头4引出，航空插头4通过同轴电缆连接线5接测量仪器，还包括一个实现探头位置与参考坐标系变换的探头三维姿态校正模块6。

所述单轴磁场测量传感器1为平面同心线圈，是交变磁场敏感元件，将磁场参数转换为电信号。

所述单轴磁场测量传感器1由多层电路板铜层蚀刻平面同心线圈构成，同心线圈为圆形或者多边形，对称分布于电路板的正反面。

所述同轴电缆连接线5由三根细同轴电缆构成，每根细同轴电缆一端连接航空插头4，另一端连接BNC接头，同轴电缆连接线5上设置有电信号幅度衰减器。

所述电信号幅度衰减器采用无源RC电路，带宽为10MHz。

所述探头三维姿态校正模块6由三轴加速度传感器和三轴磁场传感器构成，并且加速度传感器和磁场传感器的XYZ方向与测量探头XYZ方向分别平行。

所述三轴加速度传感器采用ADXL345，三维磁场传感器采用HMC5883L。

以AVR单片机ATMEGA8为控制核心采集三轴加速度传感器和三维磁场探头的信号，并通过单片机的串口将结果传输给上位机。