CN106371042A - 一种三维磁场测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种三维磁场测量装置及方法。本发明实施例提供的一种三维磁场测量装置包括：包括：主机、三个测距指示板、三个测距传感器、重力传感器和霍尔传感器，测距指示板两两垂直连接，主机装设有测距传感器、重力传感器和霍尔传感器，主机设置有一个调整机构。其中，主机根据测距传感器、重力传感器返回的基准坐标和倾斜度，通过调整机构进行自动平衡调整，使得霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应，实现了在磁场测量过程中可对霍尔传感器探头的空间位置进行调整，同时给出基于空间坐标的三维磁场值和测量点空间坐标，解决了基于传感器局部坐标系测量值不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场测量领域，尤其涉及一种三维磁场测量装置及方法。
背景技术
在变压器、电抗器等电力设备的生产及检测过程中，测量设备周围空间的磁场分布是必不可少的工作。
磁场在空间是呈三维分布的，现有的测量传感器已具备了测量空间一点磁场三个分量(Bx、By、Bz)的功能。
然而，这三个分量是以传感器探头为坐标原建立在传感器上的局部坐标系内的三个分量，当传感器在工作过程中发生转向时，所测量的数据不能反映实际空间的磁场值，发生测量误差偏大或测量错误的现象；此外，传统的测量系统，难以给出测量数据的空间坐标，从而不利于对数据进行精细分析。因此，实现具有定位平衡功能的三维磁场测量装置是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种三维磁场测量装置及方法，实现了在磁场测量过程中可对霍尔传感器探头的空间位置进行调整，同时给出基于空间坐标的三维磁场值和测量点空间坐标，解决了基于传感器局部坐标系测量值不足的问题。
本发明实施例提供的一种三维磁场测量装置，包括：主机、三个测距指示板、三个测距传感器、重力传感器和霍尔传感器；
所述测距指示板两两垂直连接；
所述主机装设有所述测距传感器、所述重力传感器和所述霍尔传感器；
所述主机设置有一个调整机构。
其中，所述主机根据测距传感器、重力传感器返回的基准坐标和倾斜度，通过所述调整机构进行自动平衡调整，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应。
优选地，所述主机包括：
存储模块，用于存放重力传感器和测距传感器发送的关于霍尔传感器的空间位置数据以及存放经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据；
处理模块，用于对存放重力传感器和测距传感器发送的关于霍尔传感器的空间位置数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，向所述调整机构发送调整所述霍尔传感器探头方向的命令；
电源模块，用于与外部电源连接，支持所述主机的工作；
通信模块，用于将经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给所述计算机。
优选地，所述霍尔传感器为三轴霍尔传感器。
优选地，所述测距传感器包括x轴方向测距传感器、y轴方向测距传感器、z轴方向测距传感器。
本发明实施例还提供了一种三维磁场测量方法，其特征在于，包括：
主机获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据；
所述主机根据所述空间数据通过调整机构调整所述霍尔传感器探头的方向，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应；
所述主机获取到调整的所述霍尔传感器测量所得的磁场数据。
优选地，所述主机获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据具体包括：
所述主机获取通过所述测距传感器测量所得到的关于所述霍尔传感器的空间坐标和通过所述重力传感器测量所得的关于所述霍尔传感器的水平倾角。
优选地，所述主机根据所述空间数据通过调整机构调整所述霍尔传感器探头的方向，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应具体包括：
所述主机对所述空间数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，并通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向。
优选地，本发明实施例还提供的一种三维磁场测量方法还包括：
所述主机将经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给计算机。
优选地，本发明实施例还提供的一种三维磁场测量方法还包括：
所述计算机通过对所述磁场数据进行计算得出测量点实际的磁场大小和磁场方向。
本发明实施例还提供了一种三维磁场测量系统，其特征在于，包括：
计算机，以及所述三维磁场测量装置；
所述计算机与所述三维磁场测量装置通信连接。
优选地，所述计算机与所述三维磁场测量装置为光纤通信连接。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例公开了一种三维磁场测量装置及方法，其中，三维磁场测量装置包括：主机、三个测距指示板、三个测距传感器、重力传感器和霍尔传感器，测距指示板两两垂直连接，主机装设有测距传感器、重力传感器和霍尔传感器，主机设置有一个调整机构。其中，主机根据测距传感器、重力传感器返回的基准坐标和倾斜度，通过调整机构进行自动平衡调整，使得霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应，实现了在磁场测量过程中可对霍尔传感器探头的空间位置进行调整，同时给出基于空间坐标的三维磁场值和测量点空间坐标，解决了基于传感器局部坐标系测量值不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种三维磁场测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种三维磁场测量装置的工作原理图；
图3是本发明实施例提供的一种三维磁场测量方法的一个应用流程图；
图4是本发明实施例提供的一种三维磁场测量方法的另一个应用流程图。
其中，图中标记如下所示：
1.测距指示板 2、19被测物体 3.三轴霍尔传感器 4.测距传感器5、17.主机 6.调整机构 7.光纤 8、18.计算机 9.重力传感器 10.x轴方向测距传感器 11.y轴方向测距传感器 12.z轴方向测距传感器 13.存储模块 14.处理模块 15.电源模块 16.通信模块
具体实施方式
本发明实施例提供了一种三维磁场测量装置及方法，实现了在磁场测量过程中可对霍尔传感器探头的空间位置进行调整，同时给出基于空间坐标的三维磁场值和测量点空间坐标，解决了基于传感器局部坐标系测量值不足的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种三维磁场测量装置，包括：主机5、三个测距指示板1、测距传感器4、重力传感器和霍尔传感器3；
测距指示板1两两垂直连接；
主机5装设有测距传感器4、重力传感器和霍尔传感器3；
主机5设置有一个调整机构6。
其中，主机5根据测距传感器4、重力传感器返回的基准坐标和倾斜度，通过调整机构6进行自动平衡调整，使得霍尔传感器3轴向与空间坐标轴相对应。
本发明实施例提供的一种具有定位平衡功能的三维磁场测量系统包括：计算机8(如图1所示)；
计算机8与三维磁场测量装置为光纤(图1中标记7所示)通信连接。
主机5包括：
存储模块13，用于存放重力传感器9和测距传感器10、11、12发送的关于霍尔传感器3的空间位置数据以及存放经过调整后的霍尔传感器3测量得到的磁场数据；
处理模块14，用于对存放重力传感器9和测距传感器10、11、12发送的关于霍尔传感器3的空间位置数据进行计算得出霍尔传感器3的空间位置，向调整机构6发送调整霍尔传感器3探头方向的命令；
电源模块15，用于与外部电源连接，支持主机5的工作；
通信模块16，用于将经过调整后的霍尔传感器3测量得到的磁场数据发送给计算机8。
霍尔传感器3为三轴霍尔传感器。
测距传感器包括x轴方向测距传感器10、y轴方向测距传感器11、z轴方向测距传感器12。
在本实施例中，测量开始前，在被测量物体的周围设立三个相互垂直的测距标示板1，为测距传感器4设定基准坐标；
装设在测量主机上的重力传感器，可测量主机5相对于水平面的倾斜度，并通过测量主机的调整机构，保持测量主机的平衡，使霍尔磁场传感器的三个轴向保持在空间三个坐标轴x,y,z方向。
测量过程中，装设在测量主机上的三个测距传感器10、11、12，实时霍尔传感器3相对于三个测距标示板1的距离，进而通过算法确定磁场测量点的空间坐标。
重力传感器和测距传感器4实时将霍尔传感器3的空间位置信息传递给主机5的存储模块，并通过处理模块14计算霍尔传感器3的空间位置，进而发出调整霍尔传感器3方向的命令，方向调整机构6根据命令调整霍尔传感器探头的方向；霍尔传感器3将测量点磁场的三个分量传递给主机5的存储模块13，通过通信模块16将测量数据传递给计算机8，以便通过计算对数据进行精细分析，图形显示等，得出测量点磁场的实际大小和磁场方向数值。
请参阅图3，本发明实施例提供的一种三维磁场测量方法的一个具体实施例，包括：
101、主机获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据；
主机在准备工作完成后，获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据。
102、主机根据空间数据通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向，使得霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应；
主机在获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据后，根据空间数据通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向，使得霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应。
103、主机获取到调整后的霍尔传感器测量所得的磁场数据；
通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向后，主机获取到调整后的霍尔传感器测量所得的磁场数据。
请参阅图4，本发明实施例提供的一种三维磁场测量方法的另一个具体实施例，包括：
201、主机获取通过测距传感器测量所得到的关于霍尔传感器的空间坐标和通过重力传感器测量所得的关于霍尔传感器的水平倾角；
主机在准备工作完成后，获取通过测距传感器测量所得到的关于霍尔传感器的空间坐标和通过重力传感器测量所得的关于霍尔传感器的水平倾角。
202、主机对空间数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，并通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向；
主机在获取通过测距传感器测量所得到的关于霍尔传感器的空间坐标和通过重力传感器测量所得的关于霍尔传感器的水平倾角后，对空间数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，并通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向。
203、主机获取到调整后的霍尔传感器测量所得的磁场数据；
主机通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向后，主机获取到调整后的霍尔传感器测量所得的磁场数据。
204、主机将经过调整后的霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给计算机，使得计算机通过对磁场数据进行计算得出测量点实际的磁场大小和磁场方向；
主机在获取到调整后的霍尔传感器测量所得的磁场数据后，主机将经过调整后的霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给计算机，使得计算机通过对磁场数据进行计算得出测量点实际的磁场大小和磁场方向。
以上实施例提供了一种三维磁场测量装置及方法，实现了在磁场测量过程中可对霍尔传感器探头的空间位置进行调整，同时给出基于空间坐标的三维磁场值和测量点空间坐标，解决了基于传感器局部坐标系测量值不足的问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种三维磁场测量装置，其特征在于，包括：主机、三个测距指示板、三个测距传感器、重力传感器和霍尔传感器；
所述测距指示板两两垂直连接；
所述主机装设有所述测距传感器、所述重力传感器和所述霍尔传感器；
所述主机设置有一个调整机构。
其中，所述主机根据测距传感器、重力传感器返回的基准坐标和倾斜度，通过所述调整机构进行自动平衡调整，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应。
2.根据权利要求1所述的三维磁场测量装置，其特征在于，所述主机包括：
存储模块，用于存放重力传感器和测距传感器发送的关于霍尔传感器的空间位置数据以及存放经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据；
处理模块，用于对存放重力传感器和测距传感器发送的关于霍尔传感器的空间位置数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，向所述调整机构发送调整所述霍尔传感器探头方向的命令；
电源模块，用于与外部电源连接，支持所述主机的工作；
通信模块，用于将经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给所述计算机。
3.根据权利要求2所述的三维磁场测量装置，其特征在于，所述霍尔传感器为三轴霍尔传感器。
4.根据权利要求2所述的三维磁场测量装置，其特征在于，所述测距传感器包括x轴方向测距传感器、y轴方向测距传感器、z轴方向测距传感器。
5.一种三维磁场测量方法，其特征在于，包括：
主机获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据；
所述主机根据所述空间数据通过调整机构调整所述霍尔传感器探头的方向，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应；
所述主机获取到调整后的所述霍尔传感器测量所得的磁场数据。
6.根据权利要求5所述的三维磁场测量方法，其特征在于，所述主机获取到通过测距传感器、重力传感器测量确定的霍尔传感器的实时空间数据具体包括：
所述主机获取通过所述测距传感器测量所得到的关于所述霍尔传感器的空间坐标和通过所述重力传感器测量所得的关于所述霍尔传感器的水平倾角。
7.根据权利要求6所述的三维磁场测量方法，其特征在于，所述主机根据所述空间数据通过调整机构调整所述霍尔传感器探头的方向，使得所述霍尔传感器轴向与空间坐标轴相对应具体包括：
所述主机对所述空间数据进行计算得出霍尔传感器的空间位置，并通过调整机构调整霍尔传感器探头的方向。
8.根据权利要求5所述的三维磁场测量方法，其特征在于，还包括：
所述主机将经过调整后的所述霍尔传感器测量得到的磁场数据发送给计算机，使得所述计算机通过对所述磁场数据进行计算得出测量点实际的磁场大小和磁场方向。
9.一种三维磁场测量系统，其特征在于，包括：
计算机，以及如权利要求1至4任意一项所述的三维磁场测量装置；
所述计算机与所述三维磁场测量装置通信连接。
10.根据权利要求9所述的三维磁场测量系统，其特征在于，所述计算机与所述三维磁场测量装置为光纤通信连接。
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