CN106556811A - 一种高精度磁测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度磁测试方法及装置，该装置包括无磁转台、传感器支架、无磁传感器安装调节底座、三轴磁通门传感器、电缆转接盒、稳压电源、PXI机箱、输入及显示终端设备，三轴磁通门传感器通过螺钉与无磁传感器安装调节底座的安装面连接，无磁传感器安装调节底座的安装面上设有水平仪；无磁传感器安装调节底座放置在传感器支架上；被测试对象安放置在传感器转接块无磁转台上，且其中心与无磁转台处于同一垂直线。本发明节约了数据采集硬件资源，而且增加了数据采集通道的扩展性。电缆转接盒的使用，使得设备接线变得更为简单。该设备可以自动完成被测试对象的磁测试，为磁性材料及成品性能的评价提供有力支持。

Description

一种高精度磁测试方法及装置

技术领域

本发明涉及自动化测试技术领域，具体涉及一种高精度磁测试方法及装置。

背景技术

随着电气工程的不断发展，磁性材料已经被广泛应用于传统工业的各个方面。作为关键部件的磁性材料，往往会直接影响产品的性能。在航空航天领域，航天器磁性的大小，将直接影响到其姿态控制系统以及空间磁场探测仪表的精度。

为了了解产品的磁特性，需要对产品的磁性能进行准确测量。磁测试在工程技术中因此具有实际意义，磁性能的准确测试使得对各种磁性材料及成品的性能评价成为可能，为提升产品的性能和品质提供了可能。

现有的磁测试装置主要存在以下几个问题：

1.对数据采集卡要求较高：现有装置往往采用并行方式进行数据采集，当传感器个数较多时，对采集卡硬件资源要求随之增加；

2.灵活性差：传统装置中传感器型号规格和数据采集系统固定匹配，更改传感器后，测试装置往往不能正常工作；

3.安装繁琐：现有装置的电源和通信电缆繁多，在安装过程中易出现错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度磁测试方法及装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高精度磁测试装置，包括无磁转台、传感器支架、无磁传感器安装调节底座、三轴磁通门传感器、电缆转接盒、稳压电源、PXI机箱、输入及显示终端设备，电缆转接盒、稳压电源、PXI机箱、输入及显示终端设备构成过程控制及数据分析处理系统，三轴磁通门传感器通过螺钉与无磁传感器安装调节底座的安装面连接，无磁传感器安装调节底座的安装面上设有水平仪，通过调整无磁传感器安装调节底座的三个支撑脚，将安装面调整为水平状态，从而保证三轴磁通门传感器位置的水平；通过调整角度调节旋钮，可以保证各个磁通门传感器的轴方向保持一致；无磁传感器安装调节底座放置在传感器支架上；被测试对象安放置在无磁转台上，且其中心与无磁转台处于同一垂直线；三轴磁通门传感器的线缆与电缆转接盒相连，线缆中包括供电线和信号线，稳压电源的输出线缆与电缆转接盒连接，该电缆为电源线，为三轴磁通门传感器提供稳定电压，PXI机箱中安装有数字万用表模块和开关模块，数字万用表模块的信号测量电缆与电缆转接盒连接，开关模块的开关信号输出电缆与电缆转接盒连接，输入及显示终端设备包括显示器、键盘和鼠标，与PXI机箱相连，用于计算机的信息的输入输出，计算机软件对磁通门传感器采用串行方式读取信号，通过开关模块控制输入数字万用表模块的信号通道实现对各个传感器不同通道信号的测量和读取，计算机可对采集到的信号进行分析计算，存储和打印。

优选地，所述三轴磁通门传感器的数量为四个，四个三轴磁通门传感器处于同一直线上，且该直线经过无磁转台的中心。

优选地，所述无磁转台采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度，该无磁转台圆周上设有角度刻度，在测试时可以旋转指定的角度。

优选地，所述三轴磁通门传感器的量程范围为±100μT，灵敏度为10μT/V，工作电压为±13V～±17VDC；

优选地，所述无磁传感器安装调节底座采用黄铜制成，剩磁小于10nT，该无磁传感器安装调节底座通过蜗轮蜗杆机构调节旋转角度，保证传感器各轴方向一致。

优选地，所述传感器支架采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度。

优选地，数字万用表模块和开关模块通过LFH200连接电缆与电缆转接盒连接。

优选地，开关模块的各通道与三轴磁通门传感器的信号输出端通过电缆转接盒内部接线连接。

优选地，测试主机采用NI PXI 8820，数字万用表采用NI PXI 4071 7位半数字万用表，数字万用表最高具有7位半的测量精度，可以快速准确地进行±10nV到1000V范围内的电压值，开关模块采用NI PXI 2570 40通道单刀双掷开关。每个继电器可处理100V交流或直流电压，或1A的电流，开关信号输出电缆采用NI LFH200-4×DB50F-C；稳压电源为直流电源。

本发明还提供了一种高精度磁测试方法，包括如下步骤：

S1、将被测试对象放置在无磁转台上，要求其中心位于无磁转台中心，证无磁转台刻度为0度；

S2、使得4个磁通门传感器的中心与被测对象的中心位于一条直线上，并通过传感器无磁安装调节底座调节水平，另外一个磁通门传感器放置在厂房之内其他合适的位置；

S3、将稳压电源的输出端、三轴磁通门传感器的输出端、数字万用表模块的测量电缆以及开关模块的连接电缆缆分别与电缆转接盒上相应的接口连接；

S4、按下稳压电源开关并调节输出至15V；

S5、按下测试主机电源开关启动系统并登陆测试软件；

S6、在软件中新建测试任务，对三轴磁通门传感器的采集通道进行设置，输入传感器和无磁转台中心之间的距离；所有采集设置及测试记录信息被写入数据文件并可调取查询；

S7、测试任务创建后，软件自动对新建的任务进行检查，检查的内容包括通道的设置以及相应的输入信息是否正确，如果存在错误，则需要修改输入后重新开始；

S8、输入无错误，则点击软件的“背景测量”，获得当前背景磁场，观察各通道Y向测量值，并根据测量值告知甲微调磁通门传感器方向；

S9、旋转传感器无磁调节安装底座旋钮调节传感器方向，然后再次点“背景测量”，观察调节后Y向测量值。

S10、重复S8至S9直至所有传感器Y向测量值幅值小于200nT；

S11、转台在0度位置，点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，随后转动转台至下一角度；

S12、将转台调节至指定的角度后，点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，随后转动转台至下一角度。

S13、重复步骤S12至转台所有角度测量完毕，系统自动计算磁矩；

S14、如对结果无疑问，则选择保存数据；如对结果有疑问，需要对某个角度下的值重新测量时，点击“测量”按钮左侧的角度，选择需要重新测量的角度值，并将转台调节至该角度；

S15、将转台调节至该角度后，点击“测量”按钮，完成该角度下的测量，新的数据将覆盖原有测量数据，系统根据新的测量值重新计算磁矩，完成分析计算后，绘制图形并按需求生成测试报告。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

由于本发明采用数字万用表模块配合开关模块进行数据采集，将并行数据采集转换为串行数据采集，不仅节约了数据采集硬件资源，而且增加了数据采集通道的扩展性。电缆转接盒的使用，使得设备接线变得更为简单。该设备可以自动完成被测试对象的磁测试，为磁性材料及成品性能的评价提供有力支持。

附图说明

图1位本发明实施例一种高精度磁测试装置结构示意图。

图2位本发明实施例中无磁传感器安装调节底座的结构示意图。

图3为本发明中过程控制及数据分析处理系统结构示意图。

图4为本发明实施例高精度磁测试功能流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种高精度磁测试装置，包括无磁转台1、传感器支架2、无磁传感器安装调节底座3、三轴磁通门传感器4、电缆转接盒、稳压电源、PXI机箱、输入及显示终端设备，三轴磁通门传感器4通过螺钉与无磁传感器安装调节底座3的安装面32连接，无磁传感器安装调节底座3的安装面上设有水平仪31，通过调整无磁传感器安装调节底座的三个支撑脚34，将安装面调整为水平状态，从而保证三轴磁通门传感器位置的水平；通过调整角度调节旋钮33，可以保证各个磁通门传感器的轴方向保持一致；无磁传感器安装调节底座3放置在传感器支架2上；被测试对象安放置在无磁转台1上，且其中心与无磁转台1处于同一垂直线；三轴磁通门传感器4的线缆与电缆转接盒相连，线缆中包括供电线和信号线，稳压电源的输出线缆与电缆转接盒连接，该电缆为电源线，为三轴磁通门传感器提供稳定电压，PXI机箱中安装有数字万用表模块和开关模块，数字万用表模块的信号测量电缆与电缆转接盒连接，开关模块的开关信号输出电缆与电缆转接盒连接，输入及显示终端设备包括显示器、键盘和鼠标，与PXI机箱相连，用于计算机的信息的输入输出。

所述三轴磁通门传感器4的数量为四个，四个三轴磁通门传感器4处于同一直线上，且该直线经过无磁转台1的中心。

所述无磁转台1采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度，该无磁转台1圆周上设有角度刻度，在测试时可以旋转指定的角度。

所述三轴磁通门传感器4的量程范围为±100μT，灵敏度为10μT/V，工作电压为±13V～±17VDC；

所述无磁传感器安装调节底座3采用黄铜制成，剩磁小于10nT，该无磁传感器安装调节底座3通过蜗轮蜗杆机构调节旋转角度，保证传感器各轴方向一致。

所述传感器支架2采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度。

数字万用表模块和开关模块通过LFH200连接电缆与电缆转接盒连接。

开关模块的各通道与三轴磁通门传感器的信号输出端通过电缆转接盒内部接线连接。

如图4所示，为高精度磁测试功能流程图。通过计算机打开登录系统，经用户名和密码验证成功后可进入振动测试功能页面，否则将无法进入。

进入高精度磁测试系统后，需要新建测试任务，新建任务时，需要对三轴磁通门传感器的采集通道进行设置，还需要输入传感器和无磁转台中心之间的距离。

测试任务创建后，程序自动对新建的任务进行检查，检查的内容包括通道的设置已经相应的输入信息是否正确，如果存在错误，则需要修改信号后重新开始；如果没有错误，则开始测试任务，对被测试对象进行不同旋转角度下的磁场强度测量。

测试过程完成后，程序将自动完成磁矩计算，用户可以选择是否保存试验数据。用户可以选择退出程序，也可以选择开始新的测试任务，或者查看历史测试数据。

本发明实施例还提供了一种高精度磁测试方法，该方法需两人配合完成，其中一人位于磁屏蔽厂房内，负责传感器及无磁转台操作，以下称为甲；一人位于测控间，负责测试相关仪器操作，以下称乙。

具体包括如下步骤：

S1、将被测试对象放置在无磁转台上，要求其中心位于无磁转台中心，证无磁转台刻度为0度；

S2、使得4个磁通门传感器的中心与被测对象的中心位于一条直线上，并通过传感器无磁安装调节底座调节水平，另外一个磁通门传感器放置在厂房之内其他合适的位置；

S3、将稳压电源的输出端、三轴磁通门传感器的输出端、数字万用表模块的测量电缆以及开关模块的连接电缆缆分别于电缆转接盒上相应的接口连接；

S4、按下稳压电源开关并调节输出至15V；

S5、按下测试主机电源开关启动系统并登陆测试软件；

S6、乙在软件中新建测试任务，对三轴磁通门传感器的采集通道进行设置，还需要输入传感器和无磁转台中心之间的距离；所有采集设置及测试记录信息将被写入数据文件并可调取查询；

S7、测试任务创建后，软件自动对新建的任务进行检查，检查的内容包括通道的设置以及相应的输入信息是否正确，如果存在错误，则需要修改输入后重新开始；

S8、输入无错误，乙点击软件的“背景测量”，获得当前背景磁场，观察各通道Y向测量值，并根据测量值告知甲微调磁通门传感器方向。

S9、甲旋转传感器无磁调节安装底座旋钮调节传感器方向。

S10、乙再次点“背景测量”，观察调节后Y向测量值。

S11、重复步骤八至步骤十步直至所有传感器Y向测量值幅值小于200nT。

S12、转台在0度位置，乙点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，乙随后通知甲转动转台至下一角度。

S13、甲将转台调节至乙指定的角度后，乙点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，乙随后通知甲转动转台至下一角度。

S14、重复步骤十三至转台所有角度测量完毕，系统自动计算磁矩。

S15、如对结果无疑问，则选择保存数据。

S16、如对结果有疑问，需要对某个角度下的值重新测量时，乙点击“测量”按钮左侧的角度，选择需要重新测量的角度值，并通知甲将转台调节至该角度。

S17、甲将转台调节至该角度后，乙点击“测量”按钮，完成该角度下的测量，新的数据将覆盖原有测量数据。

S18、系统根据新的测量值重新计算磁矩。

S19、完成分析计算后，可以绘制图形并按需求生成测试报告

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种高精度磁测试装置，其特征在于，包括无磁转台、传感器支架、无磁传感器安装调节底座、三轴磁通门传感器、电缆转接盒、稳压电源、PXI机箱、输入及显示终端设备，三轴磁通门传感器通过螺钉与无磁传感器安装调节底座的安装面连接，无磁传感器安装调节底座的安装面上设有水平仪；无磁传感器安装调节底座放置在传感器支架上；被测试对象安放置在无磁转台上，且其中心与无磁转台处于同一垂直线；三轴磁通门传感器的线缆与电缆转接盒相连，线缆中包括供电线和信号线，稳压电源的输出线缆与电缆转接盒连接，该电缆为电源线，为三轴磁通门传感器提供稳定电压，PXI机箱中安装有数字万用表模块和开关模块，数字万用表模块的信号测量电缆与电缆转接盒连接，开关模块的开关信号输出电缆与电缆转接盒连接，输入及显示终端设备包括显示器、键盘和鼠标，与PXI机箱相连，用于计算机的信息的输入输出。

2.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，所述三轴磁通门传感器的数量为四个，四个三轴磁通门传感器处于同一直线上，且该直线经过无磁转台的中心。

3.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，所述无磁转台采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度，该无磁转台圆周上设有角度刻度，在测试时可以旋转指定的角度。

4.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，所述三轴磁通门传感器的量程范围为±100μT，灵敏度为10μT/V，工作电压为±13V～±17VDC。

5.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，所述无磁传感器安装调节底座采用黄铜制成，剩磁小于10nT，该无磁传感器安装调节底座通过蜗轮蜗杆机构调节旋转角度，保证传感器各轴方向一致。

6.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，所述传感器支架采用铝合金制成，剩磁小于10nT，可以上下调节高度。

7.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，数字万用表模块和开关模块通过LFH200连接电缆与电缆转接盒连接。

8.如权利要求1所述的一种高精度磁测试装置，其特征在于，开关模块的各通道与三轴磁通门传感器的信号输出端通过电缆转接盒内部接线连接。

9.一种高精度磁测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将被测试对象放置在无磁转台上，要求其中心位于无磁转台中心，证无磁转台刻度为0度；

S2、使得4个磁通门传感器的中心与被测对象的中心位于一条直线上，并通过传感器无磁安装调节底座调节水平，另外一个磁通门传感器放置在厂房之内其他合适的位置；

S3、将稳压电源的输出端、三轴磁通门传感器的输出端、数字万用表模块的测量电缆以及开关模块的连接电缆缆分别与电缆转接盒上相应的接口连接；

S4、按下稳压电源开关并调节输出至15V；

S5、按下测试主机电源开关启动系统并登陆测试软件；

S6、在软件中新建测试任务，对三轴磁通门传感器的采集通道进行设置，输入传感器和无磁转台中心之间的距离；所有采集设置及测试记录信息被写入数据文件并可调取查询；

S7、测试任务创建后，软件自动对新建的任务进行检查，检查的内容包括通道的设置以及相应的输入信息是否正确，如果存在错误，则需要修改输入后重新开始；

S8、输入无错误，则点击软件的“背景测量”，获得当前背景磁场，观察各通道Y向测量值，并根据测量值告知甲微调磁通门传感器方向；

S9、旋转传感器无磁调节安装底座旋钮调节传感器方向，然后再次点“背景测量”，观察调节后Y向测量值。

S10、重复S8至S9直至所有传感器Y向测量值幅值小于200nT；

S11、转台在0度位置，点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，随后转动转台至下一角度；

S12、将转台调节至指定的角度后，点击“测试”，计算机软件控制开关模块的切换，将该位置下各传感器输出信号传输到软件之中，随后转动转台至下一角度。

S13、重复步骤S12至转台所有角度测量完毕，系统自动计算磁矩；

S14、如对结果无疑问，则选择保存数据；如对结果有疑问，需要对某个角度下的值重新测量时，点击“测量”按钮左侧的角度，选择需要重新测量的角度值，并将转台调节至该角度；

S15、将转台调节至该角度后，点击“测量”按钮，完成该角度下的测量，新的数据将覆盖原有测量数据，系统根据新的测量值重新计算磁矩，完成分析计算后，绘制图形并按需求生成测试报告。