CN104407313B - 便携式三维磁场测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明便携式三维磁场测量系统，包括支架、刻度尺、量角器和通过导线连接有探针的磁场强度测量仪；所述的支架呈板状设置，板面的中间对称轴线上设置有观察槽，支架的两侧分别设置有若干配合探针插入的定位孔，定位孔与观察槽连通设置；刻度尺用于测量支架在待测圆柱形磁体上的相对位置，量角器用于测量观察槽与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角。本发明三维磁场测量方法，基于所述的系统，包括指定待测圆柱形磁体的径向初始方向和基准端面；将支架平行于基准端面放置在待测圆柱形磁体上，得到相对位置，相对角度和磁场强度；改变支架在待测圆柱形磁体上的放置位置后，得到与不同放置位置一一对应的若干组数据，绘制得到待测磁体的三维磁场分布。

Description

便携式三维磁场测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量磁变量的装置，具体为便携式三维磁场测量系统及其测量方法。

背景技术

三维磁场仪是一种用于测量空间磁场分布的仪器，广泛应用于核磁物理研究、电机制造、石油行业核磁测井仪的制造等领域。目前已经使用的三维磁场测量装置需要使用电机、驱动机构、传感器、计算机等元件来联合测量空间磁场分布，存在结构复杂、加工费用高和不易移动等问题，难以实现野外或者异地的快速测量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种携带方便，使用简单，加工维修快捷，可测量多种位置磁场的便携式三维磁场测量系统及其测量方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明便携式三维磁场测量系统，包括支架、刻度尺、量角器和通过导线连接有探针的磁场强度测量仪；所述的支架呈板状设置，板面的中间对称轴线上设置有观察槽，支架的两侧分别设置有若干配合探针插入的定位孔，定位孔与观察槽连通设置；刻度尺用于测量支架在待测圆柱形磁体上的相对位置，量角器用于测量观察槽与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角。

优选的，支架底部呈内凹的弧形设置。

进一步，弧形底部的两侧对称设置有夹持板，夹持板沿垂直于板面的方向向外延伸设置。

再进一步，夹持板通过螺钉与支架的底部固定连接。

优选的，两侧的定位孔呈均匀的间隔设置。

进一步，每个定位孔对应的板面位置上设置有该定位孔相对于待测圆柱形磁体轴线的距离刻度。

优选的，支架的顶部设置有环形通孔。

本发明三维磁场测量方法，基于以上任意一项技术方案所述的便携式三维磁场测量系统，包括如下步骤，

步骤1，指定待测圆柱形磁体的径向初始方向和基准端面；将支架平行于基准端面放置在待测圆柱形磁体上，用刻度尺测量支架到基准端面的距离作为相对位置，用量角器测量观察槽与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角作为相对角度；

步骤2，将磁场强度测量仪的探针插入到一个定位孔中，测量得到该定位孔相对于待测圆柱形磁体轴线的距离作为相对高度，记录由磁场强度测量仪测得的探针在该定位孔下的磁场强度；

步骤3，改变支架在待测圆柱形磁体上的放置位置后，重复步骤1和步骤2得到与不同放置位置一一对应若干组相对位置，相对角度，相对高度和磁场强度；

步骤4，根据步骤3得到的若干组测量数据，绘制得到待测圆柱形磁体的三维磁场分布。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所述系统利用支架实现对磁场测量位置的确定和对探针的支撑，能够快速准确的完成对相对位置和夹角的测量；配合设置在对称轴线上的观察槽，能够准确的使探针到达有效探测区域，并在测量时不会发生位移，还能够通过观察槽对探针在有效探测区域的位置和角度进行微调，提高测量的精度；整个系统结构简单，囊括的设备方便携带，成本低廉，加工简便，能够适用于指定直径的待测圆柱形磁体，用于测量磁场的大小和绘制磁场的分布。

进一步的，通过对底部呈内凹的弧形设置，能够更好的对指定直径的待测圆柱形磁体实现稳定的安放，并且能够方便的在不同的测量位置进行定位和移动操作；通过配合夹持板，扩大了支撑接触的受力面积，使其安放更加稳定，定位更加可靠；通过螺钉连接，能够方便的进行拆卸操作。

进一步的，利用定位孔的均匀分布能够简化磁场测量的操作，利于后续三维磁场的绘制，配合在其对应的板面位置设置的刻度，能够直接读出数值，操作快捷。

进一步的，利用顶部设置的环形通孔，能够作为把手，对支架方便的移动和携带。

本发明所述方法，利用便携式三维磁场测量系统，能够快速简单的对不同位置处的相对位置X，相对角度θ，相对高度H和磁场强度T进行准确的测量，从而完成对磁场大小的测量和磁场分布的绘制，使用方便，成本低廉，灵活性和适应性高，工作效率大幅提升。

附图说明

图1为本发明实例中所述结构的使用状态示意图。

图2为本发明实例中所述支架的等轴测图。

图3为本发明实施例中探针插入支架时的板面剖视图。

图中：1为磁场强度测量仪；2为导线；3为探针；4为支架；5为待测圆柱形磁体；6为量角器；7为刻度尺；8为定位孔；9为刻度；10为观察槽；11为探针的有效探测区域。

具体实施例

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明便携式三维磁场测量系统，如图1所示，其包括支架4、刻度尺7、量角器6和通过导线2连接有探针3的磁场强度测量仪1；如图2所示，支架4呈板状设置，板面的中间对称轴线上设置有观察槽10，支架4的两侧分别设置有若干配合探针3插入的定位孔8，如图3所示，定位孔8与观察槽10连通设置；刻度尺7用于测量支架4在待测圆柱形磁体上的相对位置，量角器用于测量观察槽10与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角。不仅成本低廉，而且携带方便，操作也很便捷；观察槽10能够采用两侧开口的通槽，也能够采用一侧开口的开口槽体，本优选实施例以通槽为例进行说明。

利用便携式三维磁场测量系统，在进行三维磁场测量时，测量方法包括如下步骤，步骤1，指定待测圆柱形磁体5的径向初始方向和基准端面；将支架4平行于基准端面放置在待测圆柱形磁体5上，也就是指甲4垂直于待测圆柱形磁体5的轴线设置，用刻度尺测量支架4到基准端面的距离作为相对位置X，用量角器测量观察槽10与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角作为相对角度θ；步骤2，将磁场强度测量仪1的探针3插入到一个定位孔8中，测量得到该定位孔8相对于待测圆柱形磁体5轴线的距离作为相对高度H，记录由磁场强度测量仪1测得的探针3在该定位孔8下的磁场强度T；步骤3，沿待测圆柱形磁体5的轴线方向进行移动，从而改变支架4在待测圆柱形磁体5上的放置位置后，重复步骤1和步骤2得到与不同放置位置一一对应若干组相对位置X，相对角度θ，相对高度H和磁场强度T；步骤4，根据步骤3得到的若干组测量数据，绘制得到待测圆柱形磁体5的三维磁场分布。

本优选实施例中，支架4底部呈内凹的弧形设置，内凹的弧形与待测圆柱形磁体5指定直径处的外圆弧相配合进行固定；弧形底部的两侧对称设置有夹持板，夹持板沿垂直于板面的方向向外延伸设置，从而能够通过夹持板对支架实现线接触，更好的进行定位和固定；夹持板通过螺钉与支架4的底部固定连接。如图2所示，支架4两侧的定位孔8呈均匀的间隔设置；每个定位孔8对应的板面位置上设置有该定位孔8相对与待测圆柱形磁体5轴线的距离刻度。支架4的顶部设置有环形通孔，作为把手使用。

具体的在使用时，如图1所示，将便携式磁场测量支架4放在待测圆柱形磁体5上。用刻度尺7和量角器6测量支架4与待测圆柱形磁体5的相对位置X和相对角度θ，测量相对角度θ之前需要先指定待测圆柱形磁体5的径向初始方向，和基准端面的位置。将磁场强度测量仪1的探针3插进8定位孔中，根据定位孔8刻度读出探针3与待测圆柱形磁体5的相对高度H，也就是其与待测圆柱形磁体5轴线的距离；利用磁场强度测量仪1读出探针3在其有效探测区域位置下的磁场强度T，也就是在之间中心对称轴处的磁场强度T。如图2和图3所示，便携式磁场测量支架4上有多个定位孔8，每个定位孔8对应不同的相对高度。按一定顺序改变相对位置X、相对高度H、相对角度θ，可以得到对应的磁场强度T值。综合各组数据，可以得到待测圆柱形磁体的三维磁场分布，用于加工、检验和修理。如图3所示，磁场强度测量仪1的探针3可以插进便携式磁场测量支架4的定位孔8中，探针3的有效探测区域11位于便携式磁场测量支架观察槽10内。通过观察槽10可以检查和调整探针3在有效探测区域11的位置和角度。

Claims (7)

1.便携式三维磁场测量系统，其特征在于，包括支架(4)、刻度尺(7)、量角器(6)和通过导线(2)连接有探针(3)的磁场强度测量仪(1)；所述的支架(4)呈板状设置，板面的中间对称轴线上设置有观察槽(10)，支架(4)的两侧分别设置有若干配合探针(3)插入的定位孔(8)，定位孔(8)与观察槽(10)连通设置，每个定位孔(8)对应的板面位置上设置有该定位孔(8)相对于待测圆柱形磁体(5)轴线的距离刻度，用于测量定位孔(8)相对于待测圆柱形磁体(5)轴线的距离作为相对高度(H)，刻度尺(7)用于测量支架(4)在待测圆柱形磁体上的相对位置(X)，量角器(6)用于测量观察槽(10)与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角(θ)，磁场强度测量仪(1)用于测量磁场强度(T)。

2.根据权利要求1所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，所述的支架(4)底部呈内凹的弧形设置。

3.根据权利要求2所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，弧形底部的两侧对称设置有夹持板，夹持板沿垂直于板面的方向向外延伸设置。

4.根据权利要求3所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，所述的夹持板通过螺钉与支架(4)的底部固定连接。

5.根据权利要求1所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，两侧的定位孔(8)呈均匀的间隔设置。

6.根据权利要求1所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，所述的支架(4)的顶部设置有环形通孔。

7.三维磁场测量方法，基于以上任意一项所述的便携式三维磁场测量系统，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1，指定待测圆柱形磁体(5)的径向初始方向和基准端面；将支架(4)平行于基准端面放置在待测圆柱形磁体(5)上，用刻度尺(7)测量支架(4)到基准端面的距离作为相对位置(X)，用量角器(6)测量观察槽(10)与待测圆柱形磁体径向初始方向的夹角作为相对角度(θ)；

步骤2，将磁场强度测量仪(1)的探针(3)插入到一个定位孔(8)中，测量得到该定位孔(8)相对于待测圆柱形磁体(5)轴线的距离作为相对高度(H)，记录由磁场强度测量仪(1)测得的探针(3)在该定位孔(8)下的磁场强度(T)；

步骤3，改变支架(4)在待测圆柱形磁体(5)上的放置位置后，重复步骤1和步骤2得到与不同放置位置一一对应若干组相对位置(X)，相对角度(θ)，相对高度(H)和磁场强度(T)；

步骤4，根据步骤3得到的若干组测量数据，绘制得到待测圆柱形磁体(5)的三维磁场分布。