CN101082657B - 一种磁场检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁场检测装置，包括脉冲发生器、电压变换器和输出整流和滤波单元，所述电压变换器的初级绕组连接到所述脉冲发生器上，所述电压变换器的次级绕组连接到所述输出整流和滤波单元上。本发明还提供了一种磁场检测方法，通过检测电压变换器生成的输出信号的大小来判断是否存在外加磁场，由于本发明采用电压变换器作为磁场检测器件，电路简单，成本较低，在检测过程中没有检测死角，输入驱动信号也可灵活设置，灵敏度可根据需要进行控制。

Description

一种磁场检测装置和方法
技术领域
本发明涉及检测技术，更具体地说，涉及一种磁场检测装置和方法。
背景技术
外加强磁场可能影响产品的正常工作，例如，电表、煤气表等计量设备周围放置磁性装置(如电磁铁)或给线圈加强电流产生的外加强磁场，会使计量设备工作异常或停止工作，给相关单位造成损失。因此，在许多产品上都需要配备磁场检测装置。
当前的磁场检测通常采用干簧管、霍耳传感元件等来实现，但检测效果都不理想。其中，干簧管对磁场的方向性非常敏感，且由于干簧管是一开关量输出，灵敏度不易控制。而霍耳传感元件同样也存在方向性太敏感的问题，在某些方向和角度不能检测出准确的磁场强度值，这样一来检测装置也就不能准确检测出可能存在外加强磁场。如果使用多个霍耳器件分别检测不同方向的磁场强度值，则处理电路会非常复杂，电路的成本也就相应增高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可准确检测出外加强磁场存在的磁场检测装置和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁场检测装置，包括脉冲发生器、电压变换器和输出整流和滤波单元，所述电压变换器的初级绕组连接到所述脉冲发生器上，所述电压变换器的次级绕组连接到所述输出整流和滤波单元上。
在本发明所述的磁场检测装置中，在所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组之间连接有脉冲驱动器。
在本发明所述的磁场检测装置中，所述脉冲驱动器包括第一三极管、第二三极管和偏置电阻，所述第一三极管的基极、集电极和发射极分别连接所述脉冲发生器、直流电源和所述电压变换器的初级绕组的同名端，所述第二三极管的基极和发射极分别连接所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组的同名端，所述第二三极管的集电极连接到所述电压变换器的初级绕组的异名端，同时接地，所述偏置电阻连接到所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组的同名端之间。
在本发明所述的磁场检测装置中，所述输出整流和滤波单元包括电容和二极管，所述二极管的输入端和输出端分别连接到所述电压变换器的次级绕组上，所述电容连接在所述二极管的输出端和所述电压变换器的次级绕组之间，所述第二电阻并联连接在所述电容两端。
在本发明所述的磁场检测装置中，所述电压变换器中铁芯的形状为环形、口形、E—E形、E—I形、罐形或棒形。
本发明还提供了一种磁场检测方法，包括如下步骤：
S1、脉冲发生器生成的交流电流经过电压变换器的初级绕组时，驱动所述电压变换器的次级绕组生成实际交流电流；
S2、输出整流和滤波单元对所述实际交流电流进行整流滤波，得到实际直流输出电压值；
S3、比较所述实际直流输出值和标准直流输出电压值的大小，判断是否存在外加磁场。
在本发明所述的磁场检测方法中，所述标准直流输出电压值是所述电压变换器仅在所述脉冲发生器生成的交流电流驱动时，在无外加磁场的情况下生成的标准交流电流经所述输出整流滤波单元整流滤波得到的直流输出电压值。
在本发明所述的磁场检测方法中，所述脉冲发生器生成的交流电流在经过脉冲驱动器放大后，进入所述电压变换器的初级绕组。
本发明的有益效果是，通过检测电压变换器生成的输出信号的大小来判断是否存在外加磁场，由于采用电压变换器作为磁场检测器件，电路简单，成本较低，在检测过程中没有检测死角，输入驱动信号也可灵活设置，灵敏度可根据需要进行控制。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明磁场检测装置的结构示意图；
图2是本发明磁场检测装置中电压变换器采用双线并绕的结构示意图；
图3是本发明磁场检测装置中电压变换器采用分开缠绕的结构示意图；
图4是本发明磁场检测装置中电压变换器采用环形铁芯的结构示意图；
图5是本发明磁场检测装置中电压变换器采用E-E形铁芯的结构示意图；
图6是本发明磁场检测装置中电压变换器采用E-I铁芯的结构示意图；
图7是本发明磁场检测装置中电压变换器采用罐形铁芯的结构示意图；
图8是本发明磁场检测装置中电压变换器采用口形铁芯的结构示意图；
图9是本发明磁场检测装置中电压变换器采用棒形铁芯的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明磁场检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明所介绍的磁场检测装置主要包括脉冲发生器1、脉冲驱动器2、电压变换器T和输出整流和滤波单元3。其中，脉冲发生器1可由震荡电路、脉冲发生专用IC(集成电路)电路或软件产生；脉冲驱动器2又包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、偏置电阻R2和直流电源DC，作为选择，脉冲驱动器2还可包括起限流作用的第一电阻R1。脉冲驱动器2的作用是对脉冲发生器1生成的交流电流进行放大，即当脉冲发生器1输出高电平时，第一三极管Q1导通，在其发射极输出放大电流，当脉冲发生器1输出低电平时，第二三极管Q2导通，对电压变换器T的初级绕组放电；输出整流和滤波单元3包括电容C、二极管D，作为选择，还可包括负载R3。输出整流和滤波单元3的作用是对电压变换器T的次级绕组生成的交流电流进行滤波和整流。
在没有外加磁场时，脉冲发生器1生成的交流电流经脉冲驱动器2放大后，驱动电压变换器T在其次级绕组上输出标准交流电压，经输出整流和滤波单元3的二极管D整流后转换成标准直流电压，此标准直流电压值可直接反映出由电压变换器T生成的磁场强度的大小。在没有外加磁场的情况下，当脉冲发生器1生成的交流电流相对稳定时，此标准直流输出值近似为一个固定值。
当存在外加磁场时，变压器磁通量发生变化，导致线圈电流发生变化，外加磁场与脉冲驱动器2的共同作用会在电压变换器T的次级绕组上输出实际交流电流，经输出整流和滤波单元3的二极管D整流后转换成实际直流电压，进而在输出整流和滤波单元3的电容C两端形成实际电压，通过检测所述电容C两端的输出端即可得到实际直流输出值，此实际直流输出值所反映的则是由电压变换器T和外加磁场共同生成的磁场强度的大小。由于外加磁场的作用，标准直流输出值和实际直流输出值之间必然存在差异，因此，通过对比标准直流输出值和实际直流输出值的大小，就可判断出磁场检测装置的周围外加磁场的大小。
图2和图3分别是本发明磁场检测装置中电压变换器T两种绕线的结构示意图。如图所示，在本发明的磁场检测装置中，电压变换器T的绕线方法可采用双线并绕(图2)或分开绕法(图3)等方法。例如，当使用双线并绕方法时，初、次级线间距离最小，可以将漏感减小到最小值。
图4-图9分别是可应用于本发明磁场检测装置中电压变换器T铁芯的7种结构示意图。如图所示，在本发明的磁场检测装置中，电压变换器T可使用不同形状的铁芯，如图4中的环形、图8的口形、图5的E—E形、图6的E—I形、图7的罐形和图9的棒形。例如，图4所示的环形铁芯最经济，同其他形状的铁芯相比，磁场检测装置的花费最低。
本发明介绍的磁场检测装置和方法，采用电压变换器作为磁场检测器件，电路简单，成本较低，在检测过程中没有检测死角，输入驱动信号也可灵活设置，灵敏度可根据需要进行控制。

Claims (8)

1.一种磁场检测装置，其特征在于，包括脉冲发生器、电压变换器和输出整流和滤波单元，所述电压变换器的初级绕组连接到所述脉冲发生器上，所述电压变换器的次级绕组连接到所述输出整流和滤波单元上；其中，
当没有外加磁场时，所述输出整流和滤波单元输出一标准电压，检测所述标准电压得到的标准直流输出值直接反映出由所述电压变换器生成的磁场强度的大小；
当存在外加磁场时，所述输出整流和滤波单元输出一实际电压，检测所述实际电压得到的实际直流输出值反映出由电压变换器和外加磁场共同生成的磁场强度的大小。
2.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，在所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组之间连接有脉冲驱动器。
3.根据权利要求2所述的磁场检测装置，其特征在于，所述脉冲驱动器包括第一三极管、第二三极管和偏置电阻，所述第一三极管的基极、集电极和发射极分别连接所述脉冲发生器、直流电源和所述电压变换器的初级绕组的同名端，所述第二三极管的基极和发射极分别连接所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组的同名端，所述第二三极管的集电极连接到所述电压变换器的初级绕组的异名端，同时接地，所述偏置电阻连接到所述脉冲发生器和所述电压变换器的初级绕组的同名端之间。
4.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述输出整流和滤波单元包括电容和二极管，所述二极管的输入端和输出端分别连接到所述电压变换器的次级绕组上，所述电容连接在所述二极管的输出端和所述电压变换器的次级绕组之间，所述第二电阻并联连接在所述电容两端。
5.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述电压变换器器中铁芯的形状为环形、口形、E-E形、E-I形、罐形或棒形。
6.一种基于权利要求1中的磁场检测装置的磁场检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、脉冲发生器生成的交流电流经过电压变换器的初级绕组时，驱动所述电压变换器的次级绕组生成实际交流电流；
S2、输出整流和滤波单元对所述实际交流电流进行整流滤波，得到实际直流输出值；
S3、比较所述实际直流输出值和标准直流输出值的大小，判断是否存在外加磁场。
7.根据权利要求6所述的磁场检测方法，其特征在于，所述标准直流输出值是所述电压变换器仅在所述脉冲发生器生成的交流电流驱动时，在无外加磁场的情况下生成的标准交流电流经所述输出整流滤波单元整流滤波后得到的直流输出值。
8.根据权利要求6或7所述的磁场检测方法，其特征在于，所述脉冲发生器生成的交流电流在经过脉冲驱动器放大后，进入所述电压变换器的初级绕组。
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