一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置，屬于空間磁場強度測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當前幾乎任何技術(shù)領(lǐng)域都離不開磁場測量，以無線輸電技術(shù)為例，現(xiàn)在主要都是利用磁場作為能量的傳輸通道。因此空間磁場的測量對無線輸電系統(tǒng)的研發(fā)具有重要的意義，尤其對磁共振耦合無線電能傳輸技術(shù)。
[0003]現(xiàn)在測量磁場的方法雖然很多，但是很少有專利與論文介紹如何實現(xiàn)空間多點磁場的同步采集?，F(xiàn)有專利雖然有涉及磁場的分布式檢測，但都存在不足。例如:《一種三維場強測試儀及多節(jié)點分布式場強測試裝置》(授權(quán)公告號:CN204065245U)，雖然在空間布置多個采集裝置來進行分布式檢測，但是既沒有多點場強的同步采集的軟硬件設(shè)計也沒有給出采集節(jié)點陣列的結(jié)構(gòu)設(shè)計，此外也未考慮多點如何組網(wǎng)以及電磁場的互相干擾等問題?！兑环N基于TMR磁場傳感器陣列的渦流檢測探頭及其檢測方法》(公開號:CN104407047A)，雖然提高了探測線圈的靈敏度與檢測效率，但也沒有解決空間多點磁場的同步采集難題?！抖帱c磁場強度測量儀》(授權(quán)公告號:CN203759229U)，在一個正方體的六個面上對稱表貼六個霍爾傳感器，以此來檢測空間多點磁場。但是該設(shè)計存在明顯的缺陷:首先不可以實現(xiàn)六點的同步采集，其次采集節(jié)點數(shù)不可以增加，只能通過移動探頭來檢測空間其他位置的磁場，十分不方便。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置，通過構(gòu)建一套傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)空間多點磁感應(yīng)強度的同步采集。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置，包括測磁節(jié)點陣列、控制終端，所述測磁節(jié)點陣列包括η行m列的測磁節(jié)點，n、m均為正整數(shù)，所述測磁節(jié)點包括依次連接的磁場傳感器、信號調(diào)理電路、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換電路和微處理器，所述采樣保持器和微處理器分別與控制終端連接；
[0007]所述磁場傳感器將磁場信號轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電信號調(diào)理為電壓信號傳送至采樣保持器，微處理器控制A/D轉(zhuǎn)換電路采集采樣保持器保持的電壓信號并進行存儲，控制終端將微處理器存儲的電壓信號讀取出來并進行處理。
[0008]進一步的，該檢測裝置還包括測磁節(jié)點陣列安裝平面，所述測磁節(jié)點陣列固定在所述測磁節(jié)點陣列安裝平面的其中一面。
[0009]進一步的，該檢測裝置還包括支桿，所述測磁節(jié)點安裝平面未安裝測磁節(jié)點陣列的一面固定于支桿上。
[0010]優(yōu)選的，所述測磁節(jié)點陣列安裝平面的形狀為正方形或長方形。
[0011]優(yōu)選的，所述信號調(diào)理電路包括緩沖放大器和程控放大器，所述緩沖放大器的輸入端與磁場傳感器的輸出端相連，緩沖放大器的輸出端與程控放大器的輸入端相連，程控放大器的輸出端與米樣保持器的輸入端相連。
[0012]優(yōu)選的，所述n、m均為6。
[0013]本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0014]1、本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測裝置，在每個采集通道都加上采樣保持器，并構(gòu)建了一套傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了空間多點磁感應(yīng)強度的同步采集，實時性好。
[0015]2、本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測裝置，檢測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計時預(yù)留了支桿，具有易拼接拓展等優(yōu)點，并且可以通過跳點采集來改變磁場檢測分辨率。
[0016]3、本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測裝置，檢測裝置的陣列式結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)以較低的采樣率來檢測高頻磁場，降低了對硬件采集電路的速度的要求。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測的組網(wǎng)框圖。
[0019]圖3是本實用新型檢測裝置中測磁節(jié)點的一種實現(xiàn)方式示意圖。
[0020]圖4是本實用新型檢測裝置中采樣保持器的一種實現(xiàn)方式原理圖。
[0021]其中:1為測磁節(jié)點陣列安裝平面，2為測磁節(jié)點，3為支桿，4為總線，5為控制終端，6為磁場傳感器，7為信號調(diào)理電路，8為采樣保持器，9為A/D轉(zhuǎn)換電路，10為微處理器。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細描述本實用新型的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0023]如圖1所示，一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置包括測磁節(jié)點陣列安裝平面1，測磁節(jié)點2，支桿3，總線4 (包括控制總線、數(shù)據(jù)總線)以及控制終端5。
[0024]上述測磁節(jié)點2包含磁場傳感器6、信號調(diào)理電路7、采樣保持器8、A/D轉(zhuǎn)換電路9、微處理器10。所述磁場傳感器與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路與采樣保持器相連，采樣保持器與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器相連。如圖3所示，本實例中磁場傳感器基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即通過感應(yīng)線圈將磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴１緦嵗ㄟ^在線圈兩端串聯(lián)小阻值的無感電阻R將感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為電壓信號，送入后級的信號調(diào)理電路，調(diào)理之后送入采樣保持器。
[0025]本實例中使用內(nèi)置ADC的單片機實現(xiàn)ADC、微處理器的功能。本實例中將它們制成信號處理電路印制板。
[0026]本實例中信號調(diào)理電路包括基于0PA842的緩沖放大器、以及基于AD603的程控放大器。信號調(diào)理電路將上述磁場傳感器線圈輸出的微弱電信放大后送入采樣保持器。如圖4所示，本實例中采樣保持器基于0PA615構(gòu)建。
[0027]上述測磁節(jié)點陣列為多個相同的測磁節(jié)點，以η行m列方式均勾排列成傳感器陣列，本實例中取n=m=6共36個測磁節(jié)點，相鄰測磁節(jié)點之間的間距為13厘米。通過上述支桿將測磁節(jié)點陣列安裝平面固定在測試底座上。本實例中控制終端通過485總線與上述傳感器陣列連接。上述控制終端為基于LabVIEW開發(fā)的上位機軟件。
[0028]如圖2所示，本實用新型空間磁場強度分布式同步檢測裝置的檢測步驟如下:
[0029]步驟A，首先將測磁節(jié)點陣列安裝平面上的測磁節(jié)點按照順序編號，并將測磁節(jié)點(11至nm)通過總線相連形成傳感器陣列，要求總線上的測磁節(jié)點的編號都不相同；
[0030]步驟B，選擇當前需要工作的測磁節(jié)點，來改變磁場檢測的分辨率；
[0031]步驟C，控制終端通過485總線給測磁節(jié)點陣列發(fā)送一個同步采集信號；
[0032]步驟D，掛載在總線上的測磁節(jié)點同時接收到這個同步采集信號后，每個測磁節(jié)點的采樣保持器處于保持狀態(tài)；
[0033]步驟E，然后單片機控制ADC采集被保持住的電壓信號，并存儲下來；
[0034]步驟F，接著單片機控制采樣保持器處于跟隨狀態(tài)，繼續(xù)跟蹤磁場信號的變化；
[0035]步驟G，最后控制終端通過485總線以高速輪詢的方法依次讀取出存儲在微處理器中的場強數(shù)據(jù)，并進行后續(xù)的處理與顯示；
[0036]步驟H，如果想要繼續(xù)檢測磁感應(yīng)強度，返回步驟C，如此可實現(xiàn)空間磁場強度的連續(xù)同步采集；否則，所有測磁節(jié)點都處于等待狀態(tài)或者停止工作。
[0037]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:包括測磁節(jié)點陣列、控制終端，所述測磁節(jié)點陣列包括η行m列的測磁節(jié)點，n、m均為正整數(shù)，所述測磁節(jié)點包括依次連接的磁場傳感器、信號調(diào)理電路、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換電路和微處理器，所述采樣保持器和微處理器分別與控制終端連接； 所述磁場傳感器將磁場信號轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送至信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路將電信號調(diào)理為電壓信號傳送至采樣保持器，微處理器控制A/D轉(zhuǎn)換電路采集采樣保持器保持的電壓信號并進行存儲，控制終端將微處理器存儲的電壓信號讀取出來并進行處理。2.如權(quán)利要求1所述空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:該檢測裝置還包括測磁節(jié)點陣列安裝平面，所述測磁節(jié)點陣列固定在所述測磁節(jié)點陣列安裝平面的其中一面。3.如權(quán)利要求2所述空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:該檢測裝置還包括支桿，所述測磁節(jié)點安裝平面未安裝測磁節(jié)點陣列的一面固定于支桿上。4.如權(quán)利要求2所述空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:所述測磁節(jié)點陣列安裝平面的形狀為正方形或長方形。5.如權(quán)利要求1所述空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:所述信號調(diào)理電路包括緩沖放大器和程控放大器，所述緩沖放大器的輸入端與磁場傳感器的輸出端相連，緩沖放大器的輸出端與程控放大器的輸入端相連，程控放大器的輸出端與采樣保持器的輸入端相連。6.如權(quán)利要求1所述空間磁場強度分布式同步檢測裝置，其特征在于:所述n、m均為6。
【專利摘要】本實用新型公開了一種空間磁場強度分布式同步檢測裝置，該裝置包括測磁節(jié)點陣列安裝平面、測磁節(jié)點、以及控制終端。在測磁節(jié)點陣列安裝平面上均勻分布n行m列個測磁節(jié)點，在每個測磁節(jié)點上都安裝采樣保持器，所有采樣保持器的控制管腳都通過控制總線與控制終端連接，如此構(gòu)成傳感器陣列。本實用新型還公開了一種檢測方法，控制終端給所有測磁節(jié)點發(fā)送一個同步采集信號，測磁節(jié)點上的采樣保持器都處于保持狀態(tài)，然后控制終端以高速輪詢的方法依次采集各節(jié)點的磁場強度。本實用新型可以實現(xiàn)空間多點磁場強度的同步采集，具有實時性好、易拼接拓展等優(yōu)點；此外，可以通過跳點采集來改變磁場檢測分辨率，同時可以實現(xiàn)以較低的采樣率檢測高頻磁場。
【IPC分類】G01R33/10
【公開號】CN204832477
【申請?zhí)枴緾N201520579203
【發(fā)明人】呂富勇, 周瑞卿, 阮世陽, 吳豪, 程文燦, 唐迎川, 趙嘉敏, 李鵬生
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月4日