[发明专利]适用于三维磁特性测量系统的自动化谐振电容匹配器

说明书

本发明为一种适用于三维磁特性测量系统的自动化谐振电容匹配器。该自动化谐振电容匹配器包括三个电容匹配器和单片机控制单元；所述的电容匹配器包括n个并联的基本单元，每个基本单元包括一个电容、一个电子开关和两个单刀双掷开关；其中，即电子开关与电容串联，电子开关的另一端与第一单刀双掷开关的不动点相连，电容的另一端和第二单刀双掷开关的不动点相连；每个单刀双掷开关有两个动触点。本发明设计了一种能够自动化实现电容串并联的电路连接方法，能够灵活地控制电容的串并联，不需要人为的干预。

技术领域：

本发明涉及软磁材料的磁特性测试设备，适用于三维磁特性柔性激磁系统谐振电容自动化匹配，可实现不同激磁条件下谐振电容的精确计算与匹配并简化人工计算和操作流程。

背景技术：

软磁材料的三维磁特性系统能够全面测量材料的磁滞、损耗等磁特性。三维磁特性测试系统主要包括三轴正交的主测量装置，高性能功率放大器，多通道差动放大电路，数字信号处理单元等结构。三维测试仪主磁路由空间正交磁极、磁轭组成，是激磁系统的重要组成部分。激磁部分主要依靠功率放大器对激磁信号进行放大，在激磁线圈上产生激磁电流，产生磁场完成磁特性测量。由于激磁信号是交变信号，随着实验激磁频率的升高，激磁线圈阻抗增大，导致激磁困难，仅仅依靠功放激磁会降低电源效率，功率因数较小。为了补偿激磁线圈的无功电流，设置了不同规格的谐振匹配电容。

已有的测试系统在进行特定频率测量时，需要关闭系统电源，根据线圈电感和激磁频率来计算出相应的匹配谐振电容，然后再通过手动开关来选择相应电容，既操作繁琐又大大降低实验效率。传统的谐振电容器(即电容匹配器)结构示意图如图1所示，为多个基本单元并联组成，每个基本单元是由电容A和拨片开关B串联构成，控制电容是否接入并联电路。实验过程中需要用到相应电容时，需要拨动相应的开关，将不同规格的电容并联起来，才能完成实验。这种电容箱每次选取电容的时候都要计算需要并联的电容；在电路结构上，所有的电容只能并联，限制了等效电容值的范围；外部需要设置拨动开关，自动化程度不高，影响实验效率。因此，设计制作新型自动化容性谐振匹配器对于节省实验时间、简化实验步骤、提升实验效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的为针对传统的匹配谐振电容箱的缺点，提供一种适用于三维磁特性测量系统的自动化谐振电容匹配器。本发明是在传统的电容箱的基础上，将拨片开关改为电子开关，在相邻电容之间增加一条斜向的电容串联通路，并增设两个电子开关控制相邻的电容，通过单片机给出电子开关信号，控制电流流向，从而达到电容既能串联，又能并联的目的。

本发明的技术方案为：

一种适用于三维磁特性测量系统的自动化谐振电容匹配器，该自动化谐振电容匹配器的组成包括三个电容匹配器和单片机；

其中，三个电容匹配器分别和单片机相连。

所述的电容匹配器包括并联的n个基本单元，每个基本单元包括一个电容、一个电子开关和两个单刀双掷开关；其中，即电子开关与电容串联，电子开关的另一端与第一单刀双掷开关的不动点相连，电容的另一端和第二单刀双掷开关的不动点相连；每个单刀双掷开关有两个动触点；

所述的n个基本单元的并联具体为：第k级的第一单刀双掷开关的第二动触点与下一级的第一单刀双掷开关不动点相连，第k级的第一单刀双掷开关的第一动触点与下一级第二单刀双掷开关的第一动触点相连；第k级的第二单刀双掷开关的第二动触点与上一级的第二单刀双掷开关的不动点相连，第k级的第二单刀双掷开关的第一动触点与上一级第一单刀双掷开关的第一动触点相连；同时，第一基本单元的第二单刀双掷开关去除，第一基本单元中的电容A1的另一端与第二基本单元中的第二单刀双掷开关中的第二动触点相连，并连接一个输出端子E1；最后一级省略的第一单刀双掷开关，电子开关的另一端与上一级基本单元多中的第一单刀双掷开关中的第二动触点相连，并连接一个输出端子E2；E1、E2分别谐振电感组相连；

所述的n＝4～12，k小于n；