CN109324300A - 磁体空间的磁场测量装置、测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用磁场测量技术领域，提供了一种磁体空间的磁场测量装置、测试系统及测试方法，其装置包括探头支撑夹持机构、与所述探头支撑夹持机构连接的电控移动机构、与所述电控移动机构连接的试样台；该磁场测量装置能够根据永磁转子实际放置位置，利用探头支撑夹持机构及电控移动机构，在实现对探头进行大范围全方位定位的同时实现高精度定位，避免了现有技术中探头支架测量范围局限、功能单一、适用性差及测试精度不高的问题，有效地实现了测试探头对永磁转子进行大范围、全方位、多功能、高精度的磁场测量。

Description

磁体空间的磁场测量装置、测试系统及测试方法

技术领域

本发明属于磁场测量技术领域，尤其涉及一种磁体空间的磁场测量装置、测试系统及测试方法。

背景技术

随着磁体材料的性能和磁体生产技术的发展，各种磁性材料及其产品在电气、医疗、电机电子、航空航天等各个领域得到了广泛的应用和发展。由于磁体的磁场大小和磁场分布直接影响着其应用产品的性能，因此在磁体使用前对其进行磁场测量并进行筛选显得非常重要。

磁性材料及其产品的应用和发展离不开磁场测量技术的发展，目前根据不同磁场测量方法发展了不同形式的磁场测量传感器，适用于各种磁场强度应用范围的磁场测量。基于霍尔效应原理研制的霍尔探头传感器，其工作原理和结构简单，是目前应用最广泛的磁场传感器。霍尔探头配合磁强计(即高斯计)对磁体磁场进行测量可以直接得到磁体空间某一点位置的磁场强度，实用意义较强。现市场上已实际应用的高斯计产品无论在测试量程还是测试精度上均可以满足绝大部分测试运用场合，但只能得到磁体空间某一点位置的磁场强度，要得到被测磁体空间磁场强度的大小和分布，需对霍尔探头进行精确的空间定位。

目前，通常时采用具有一定定位功能的探头支架夹持霍尔探头进行空间定位以对特定场合进行磁场测量，虽然这种针对特定场合设计的探头支架体积小、移动方便，但是测试对象单一、定位范围局限。而组成高温超导磁悬浮轴承的永磁环和永磁转子的磁场强度和磁场分布对高温超导磁悬浮轴承的性能具有重要影响，对永磁环的磁场强度和分布测试便于对组成永磁转子的永磁环进行筛选，对永磁转子的磁场强度和分布进行测试，对验证磁轴承转子设计的理论计算具有重要意义。而现有技术中未见有精准应对大空间尺寸变化范围的磁场测试的技术方案，因此对于尺寸和形式多样的永磁体和永磁转子的磁场测量造成困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁体空间的磁场测量装置、测试系统及测试方法，旨在解决现有技术中无法有效对大空间尺寸变化的磁场精准测试的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种磁体空间的磁场测量装置，包括探头支撑夹持机构、与所述探头支撑夹持机构连接的电控移动机构、与所述电控移动机构连接的试样台；

所述试样台包括磁体支撑夹具，所述磁体支撑夹具为非磁性材料，用于固定被测磁体，所述磁体支撑夹具为柱体结构，以调节被测磁体和旋转移动机构的同心度。

优选的，所述电控移动机构包括旋转移动机构，所述磁体支撑夹具固定于所述旋转移动机构上，所述旋转移动机构用于对所述试样台进行旋转移动。

优选的，所述磁体支撑夹具包括中空圆柱体和圆柱凸台，所述中空圆柱体径向上设有锁紧螺栓孔，所述圆柱凸台轴向上设有锁紧定位螺栓孔，通过所述锁紧定位螺栓孔将所述磁体支撑夹具固定在所述旋转位移台上。

优选的，被测磁体与所述磁体支撑夹具的中空圆柱体配合的一端放入所述中空圆柱体中，并通过所述锁紧螺栓孔将所述被测磁体与所述磁体支撑夹具固定。

优选的，所述电控移动机构还包括按照空间坐标系方向排列的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构分别用于带动所述探头支撑夹持机构在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上移动。

优选的，所述探头支撑夹持机构包括支撑部分和与所述支撑部分连接的探头夹持部分；

所述支撑部分包括支撑臂座、第一支撑臂锁紧件、旋转刻度法兰、第一支撑臂、第二支撑臂锁紧件、第二支撑臂，所述探头夹持部分包括探头法兰、探头夹具、探头旋转头；

所述第一支撑臂锁紧件穿过所述第一支撑臂，并固定于所述支撑臂座上；所述旋转刻度法兰固定在所述第一支撑臂上，第一支撑臂旋转的角度通过所述旋转刻度法兰测量的角度读出；所述第一支撑臂插入所述支撑臂座中，并通过所述第一支撑臂锁紧件固定；所述第二支撑臂锁紧件套设于所述第二支撑臂上，并与所述第一支撑臂连接；

探头夹具用于将所述探头固定在所述探头法兰上；所述探头法兰通过所述探头旋转头的定位块定位；所述探头旋转头于所述第二支撑臂连接。

优选的，所述装置还包括放置所述探头支撑夹持机构的测量平台，所述测量平台包括光学平台和水平调节脚轮；所述水平调节脚轮置于所述光学平台下端，用于调节所述光学平台的水平度。

第二方面，本发明提供了一种磁体空间的磁场测量系统，包括工控机、与工控机通讯连接的电机驱动控制器和高斯计；

所述高斯计用于对接收的传感器信号进行处理并传输给所述工控机，所述工控机具有对所述高斯计传输的数据进行存储、处理、显示等功能，同时可根据预设定位程序控制所述电机驱动控制器对探头进行定位控制。

优选的，所述工控机包括驱动控制模块、串口通信模块、信号转换模块、数据存储模块、数据处理模块、显示输出模块等中一个或多个。

优选的，所述电机驱动控制器用于在所述工控机的控制下对探头进行旋转移动控制或X、Y、Z轴方向上的移动控制。

第三方面，本发明还提供了一种磁体空间的磁场测量方法，包括：

S1、安装测量平台和电控移动机构，调节水平调节脚轮，使光学平台水平；

S2、安装探头支撑夹持机构在电控移动机构的Z轴导轨支撑板上；

S3、根据实际测试条件需求，调节第二支撑臂插入第一支撑臂的深度，即调节测试探头在横向方向的初始测量位置，并利用第二支撑臂锁紧件将第二支撑臂固定在第一支撑臂上；

S4、根据实际测量条件需求旋转第一支撑臂，并通过第二刻度标识相对第一刻度标识转过的角度，调节支撑臂和测试探头在纵向平面内的位置，并利用第一支撑臂锁紧件将第一支撑臂和第二支撑臂固定；

S5、根据实际测量条件需求，调节探头旋转头插入第二支撑臂短直管的深度，即调节测试探头在纵向方向的初始测量位置，同时旋转探头旋转头，并通过第四刻度标识相对第三刻度标识转过的角度，调节测试探头在横向平面内的位置，然后利用第二支撑臂短直管上的锁紧定位螺栓孔将探头旋转头固定；

S6、调试控制采集分析系统，确保控制测试系统正常运行；

S7、安装试样台，初步调节被测磁体与探头之间的测量位置，对于具有回转对称轴的被测磁体，调节试样台与旋转移动机构的同心度，固定试样台和旋转移动机构；

S8、调节电控移动机构，使探头精准定位于空间测试点；

S9、设置电控移动机构的测试路径，开展磁体空间磁场测量。

本发明示出的磁体空间的磁场测量装置能够根据永磁转子实际放置位置，利用探头支撑夹持机构及电控移动机构，在实现对探头进行大范围全方位定位的同时实现高精度定位，避免了现有技术中探头支架测量范围局限、功能单一、适用性差及测试精度不高的问题，有效地实现了测试探头对永磁转子进行大范围、全方位、多功能、高精度的磁场测量。

附图说明

图1是本发明实施例一示出的磁体空间的磁场测量装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例一示出的探头支撑夹持机构的结构示意图；

图3是本发明实施例一示出的第一支撑臂4的结构示意图；

图4是本发明实施例一示出的第二支撑臂6的结构示意图；

图5是本发明实施例一示出的第一支撑臂锁紧件2的结构示意图；

图6是本发明实施例一示出的第一支撑臂锁紧件2的剖视图；

图7是本发明实施例一示出的旋转刻度法兰3的结构示意图；

图8是本发明实施例一示出的第二支撑臂锁紧件5的结构示意图；

图9是本发明实施例一示出的第二支撑臂锁紧件5的剖视图；

图10是本发明实施例一示出的支撑臂锁紧垫圈21的结构示意图；

图11是本发明实施例一示出的探头夹持部分的一种结构示意图；

图12是本发明实施例二示出的探头夹持部分的一种结构示意图；

图13是本发明实施例二示出的永磁转子空间磁场测量装置的一种整体结构示意图；

图14是本发明实施例二示出的永磁转子空间磁场测量装置的另一种整体结构示意图；

图15是本发明实施例一或实施例二示出的磁体空间的磁场测量装置中磁体支撑夹具22的一种结构示意图；

图16是本发明实施例三示出的磁体空间的磁场测量系统的结构框图。

图中的附图标记表示为：

支撑臂座1，第一支撑臂锁紧件2，第一锁紧螺栓孔2-1，第一刻度标识2-2，沉头孔2-3，螺栓通孔2-4，旋转刻度法兰3，刻度法兰锁紧螺栓孔3-1，第二刻度标识3-2，第一支撑臂4，定位凸台4-1，锁紧外螺纹4-2，第二支撑臂锁紧件5，锁紧内螺纹孔5-1，第二锁紧螺栓孔5-2，锁紧垫圈锥面5-3，第二支撑臂6，锁紧定位螺栓孔6-1，第三刻度标识6-2，探头法兰7，探头夹具8，探头9，X轴移动机10，Y轴移动机构11，Z轴移动机构12，Z轴导轨支撑板13，旋转移动机构14，无磁垫座15，试样台16，光学平台17，水平调节脚轮18，探头旋转头19，定位螺栓孔19-1，探头旋转头刻度环20，第四刻度标识20-1，锁紧螺栓孔20-2，支撑臂锁紧垫圈21，锁紧垫圈锥面21-1，锁紧垫圈槽隙21-2，磁体支撑夹具22，锁紧螺栓孔22-1，锁紧定位螺栓孔22-2，永磁转子23，工控机24，电机驱动控制器31，高斯计32，探头支撑夹持机构33。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

如附图1-11、15所示，本实施例提供的磁体空间的磁场测量装置包括探头支撑夹持机构、与所述探头支撑夹持机构连接的电控移动机构、与所述电控移动机构连接的试样台16；

所述试样台16包括磁体支撑夹具22，所述磁体支撑夹具22为非磁性材料，用于固定被测磁体，所述磁体支撑夹具22为柱体结构，以调节被测磁体和旋转移动机构14的同心度。

具体的，该磁场测量装置还包括无磁垫座15，试样台16置于无磁垫座15上。

电控移动机构包括旋转移动机构14、以及按照空间坐标系方向排列的X轴移动机构10、Y轴移动机构11、Z轴移动机构12，旋转移动机构14是单独针对具有回转对称轴的磁体磁场测量增设的旋转测试台，对于具有回转对称轴的磁体，将被测试样台放置在旋转移动机构14上，可方便对磁体进行空间磁场测量；所述X轴移动机构10、Y轴移动机构11、Z轴移动机构12分别用于带动所述探头支撑夹持机构在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上移动。

电控移动机构根据测试定位精度要求不同可以选择步进电机驱动的移动机构，或者伺服电机驱动的移动机构，或者光栅尺配合伺服电机驱动的移动机构，它们的定位精度依次提高。

被测磁体为永磁转子23，永磁转子23为具有回转对称轴的圆柱形磁体，所述磁体支撑夹具22由中空圆柱体和圆柱凸台组成，中空圆柱体径向上设有锁紧螺栓孔22-1，圆柱凸台轴向上设有锁紧定位螺栓孔22-2，所述柱体的端面放置在所述无磁垫座15上，并通过锁紧定位螺栓孔22-2将磁体支撑夹具22和无磁垫座15固定在所述旋转位移台14上；所述永磁转子23与磁体支撑夹具22中空圆柱体配合的一端放入所述中空圆柱体中，并通过锁紧螺栓孔22-1将永磁转子与磁体支撑夹具22固定；所述永磁转子23与旋转位移台14的同心度可通过旋转位移台14的旋转并结合千分表对永磁转子23进行调节，使永磁转子23的回转误差在要求范围内，提高测试精度。

探头支撑夹持机构用于在磁体空间进行磁场测量时对探头进行定位，该探头支撑夹持机构包括支撑部分和与支撑部分连接的探头夹持部分。

支撑部分包括支撑臂座1、第一支撑臂锁紧件2、旋转刻度法兰3、第一支撑臂4、第二支撑臂锁紧件5、第二支撑臂6、支撑臂锁紧垫圈21。

探头夹持部分包括探头法兰7、探头夹具8、探头旋转头19。

第一支撑臂锁紧件2穿过第一支撑臂4，并固定于支撑臂座1上；旋转刻度法兰3固定在第一支撑臂4上，第一支撑臂4旋转的角度通过旋转刻度法兰3测量的角度读出；第一支撑臂4插入支撑臂座1中，并通过第一支撑臂锁紧件2固定；第二支撑臂锁紧件5套设于第二支撑臂6上，并与第一支撑臂4连接，并将第二支撑臂6固定在第一支撑臂4上；支撑臂锁紧垫圈21介于第二支撑臂6和第二支撑臂锁紧件5之间，其内圈套设于第二支撑臂6上。

探头夹具8用于将探头固定在探头法兰7上；探头法兰7通过探头旋转头19的定位块定位；探头旋转头19于第二支撑臂6连接。

具体的，第一支撑臂锁紧件2为中空圆柱体，其圆柱体径向上设有第一锁紧螺栓孔2-1，圆柱体轴向上设有沉头孔2-3和螺栓通孔2-4，圆柱体外表面上靠近沉头孔2-3的一端设有第一刻度标识2-2；第一支撑臂锁紧件2穿过第一支撑臂4；第一支撑臂锁紧件2远离沉头孔2-3的一端面与支撑臂座1的端平面接触，依次穿过沉头孔2-3和螺栓通孔2-4的锁紧螺栓将第一支撑臂锁紧件2锁紧固定在支撑臂座1上。

第一锁紧螺栓孔2-1的作用是配合锁紧螺栓固定第一支撑臂4；第一刻度标识2-2为固定标识，即第一支撑臂锁紧件2是固定的，第一刻度标识2-2所示位置不会变动。因此，当旋转刻度法兰3旋转时，第二刻度标识3-2相对第一刻度标识2-2转过的角度即为旋转刻度法兰3转动的角度，即是与旋转刻度法兰3固定的部件转动的角度。

旋转刻度法兰3为具有圆柱凸台的中空圆柱体，其圆柱凸台圆周表面上设有均分360度的第二刻度标识3-2，其圆柱体径向上设有刻度法兰锁紧螺栓孔3-1；刻度法兰锁紧螺栓孔3-1配合锁紧螺栓将旋转刻度法兰3固定在第一支撑臂4上，第一支撑臂4旋转的角度通过第二刻度标识3-2转过的角度读出。

当旋转刻度法兰3旋转时，第二刻度标识3-2相对第一刻度标识2-2转过的角度即为旋转刻度法兰3转动的角度，也是与旋转刻度法兰3固定的部件转动的角度。

第一支撑臂4为中空圆柱直管，其一端设有定位凸台4-1，另一端设有锁紧外螺纹4-2；第一支撑臂4具有定位凸台的一端从支撑臂座1的平面端插入支撑臂座1的内圆孔内，定位凸台端面靠近支撑臂座1的端平面；第一支撑臂的锁紧外螺纹4-2与第二支撑臂锁紧件5的锁紧内螺纹孔5-1连接；第一支撑臂4通过第一支撑臂锁紧件2固定。

第二支撑臂锁紧件5套设于第二支撑臂6上，并与第一支撑臂4螺纹连接，同时固定第二支撑臂6；第二支撑臂锁紧件5内圆柱孔上设有锁紧内螺纹孔5-1和锁紧垫圈锥面5-3；第二支撑臂锁紧件5外圆柱面上圆周阵列有方便拧动第二支撑臂锁紧件5的凸台；第二支撑臂锁紧件5在锁紧垫圈锥面段的径向上设有第二锁紧螺栓孔5-2；锁紧内螺纹孔5-1与第一支撑臂4上的锁紧外螺纹4-2配合，即将第二支撑臂锁紧件5固定在第一支撑臂4上。

第二支撑臂6为中空圆柱管，包括长直管、短直管和连接长直管和短直管的弯管部分，长直管与短直管经过弯管部分后呈垂直关系；第二支撑臂6的短直管端部设有第三刻度标识，在接近第三刻度标识的位置设有锁紧定位螺栓孔6-1；第二支撑臂6的长直管一端从第一支撑臂4的设有锁紧外螺纹4-2的一端插入第一支撑臂4中，第二支撑臂锁紧件5将第二支撑臂6固定。

通过采用中空圆柱管的结构。第二支撑臂6减轻了探头支撑夹持机构的重量，使探头支撑夹持机构更加轻便，从而避免增加电控移动机构的负担；并且采用圆柱形的管状，方便旋转功能及相互套设功能，避免增加加工的复杂度。

另外，第二支撑臂插入第一支撑臂的深度是可调节的，可根据测试条件需求调节第二支撑臂插入第一支撑臂的深度，并利用第二支撑臂锁紧件5将第二支撑臂固定。

支撑臂锁紧垫圈21介于第二支撑臂6和第二支撑臂锁紧件5之间，其内圈套设于第二支撑臂6上。

由于第二支撑臂6相对较长，因此锁紧第二支撑臂6需要尽量大的锁紧接触面积和锁紧力矩，第二支撑臂6通过锁紧螺栓对其固定，而单使用锁紧螺栓直接与第二支撑臂6的接触面和锁紧力矩不如在锁紧螺栓与第二支撑臂6之间添加支撑臂锁紧垫圈21大，采用支撑臂锁紧垫圈21可以增强锁紧强度，且结构紧凑，重量轻；

另外，无论第二支撑臂锁紧件5采用何种结构设计，第二支撑臂6与第二支撑臂锁紧件5之间一定存在间隙，同时，第一支撑臂4与第二支撑臂6采用螺纹连接，理论上存在螺纹间隙，不牢固，采用锥形且具有一定塑性的支撑臂锁紧垫圈21可以填充第二支撑臂6、第一支撑臂5和第二支撑臂锁紧件5之间的间隙，从而增强锁紧稳定性。

因此，通过支撑臂锁紧垫圈21，增大了锁紧面积和锁紧力矩，从而增强了锁紧强度；并且通过填充装配间隙，增强了锁紧的稳定性。

支撑臂锁紧垫圈21的锁紧垫圈锥面21-1与第二支撑臂锁紧件5的锁紧垫圈锥面5-3配合，其远离锁紧垫圈槽隙21-2的端面与第一支撑臂4靠近锁紧外螺纹4-2的端面接触；锁紧垫圈槽隙21-2的作用是为当第二支撑臂锁紧件5与第一支撑臂4螺纹锁紧挤压支撑臂锁紧垫圈21时提供变形空间。

锁紧垫圈锥面5-3与支撑臂锁紧垫圈21的锁紧垫圈锥面21-1配合，第二支撑臂锁紧件5的锁紧垫圈锥面5-3具有锁紧支撑臂锁紧垫圈21的作用；锁紧螺栓通过第二锁紧螺栓孔5-2作用在锁紧垫圈锥面21-1上，同时将第二支撑臂6固定。

探头夹持部分以探头旋转头19为主体，探头旋转头19由中空圆柱管和圆柱管端部方形的定位块组成；探头法兰7通过探头旋转头19的定位块定位，并通过锁紧螺栓固定。

探头法兰7上设有多组螺栓孔，可以适应大小不同的探头固定需求，根据探头9的实际尺寸，配制相应的探头夹具8，即可将探头9固定在探头法兰7上。

可选的，将探头法兰7与探头旋转头19分体设计，整个探头支撑夹持机构仅需要更换探头夹具8即可满足各种规格尺寸的探头固定需求，若遇到特殊情况，仅需更换相应的探头法兰7，即可满足特殊规格探头的固定需求，大大提高了探头支撑夹持机构中更换零件的便利性。

可选的，探头旋转头19包含中空圆柱体和探头法兰定位端，探头旋转头中空圆柱体上设有定位螺栓孔19-1，中空圆柱体插入与之匹配的第二支撑臂6的短直管内，调节定位螺栓孔19-1对准第二支撑臂6上的锁紧定位螺栓孔6-1，并通过锁紧螺栓对探头夹持机构进行固定和定位；定位螺栓孔19-1在圆柱体圆周上等间隔布置，布置的数量根据需要转动的角度而定，圆周上相邻定位螺栓孔间隔的角度等于360度与螺栓孔数量之商；根据相邻定位螺栓孔间定位角度需求，可以在圆柱体轴向上设置一环或多环定位螺栓孔，轴向上相邻环向定位螺栓孔间隔布置可以细化圆周定位角度。

由于无需设置探头旋转头刻度环，测试探头在横向面内的旋转角度定位通过设定间隔布置的定位螺栓孔19-1确定，从而使该探头夹持机构的结构简单、操作简便、占用空间小。

实施例二：

如附图12所示，实施例一提供的探头支撑夹持机构中，探头夹持部分包括还可包括探头旋转头刻度环20，探头旋转头刻度环20套设于探头旋转头19的圆柱管上，且远离第四刻度标识20-1的端面朝向探头旋转头19的定位块，并通过锁紧螺栓孔20-2固定在探头旋转头圆柱管上。此时，探头旋转头和探头旋转头刻度环和探头法兰为一个整体。通过探头旋转头刻度环20测试探头在横向面内的旋转角度定位，大大提高了定位的精准性。

探头旋转头19的中空圆柱管插入第二支撑臂6的短直管内，根据测试条件需求，调节探头旋转头插入短直管内的深度，使探头旋转头刻度环20靠近第四刻度标识20-1的端面靠近第二支撑臂6的短直管端面，固定探头旋转头刻度环20；第二支撑臂6短直管上的锁紧定位螺栓孔6-1配合螺栓即可对探头旋转头进行固定，也就是对探头夹持部分进行固定。

第二支撑臂6在短直管的轴线方向不会旋转，第三刻度标识6-2为固定标识，因此当探头旋转头刻度环20旋转时，第四刻度标识20-1相对第三刻度标识6-2转过的角度即为探头旋转头刻度环20转动的角度，也就是旋转头探头夹具部分转动的角度。

假设与第二支撑臂长直管轴线平行的方向为横向方向，与第二支撑臂短直管轴线平行的方向为纵向方向，由第二支撑臂长直管与短直管垂直关系知横向方向与纵向方向也为垂直关系；假设与纵向方向垂直的平面为横向平面，与横向方向垂直的平面为纵向平面，则横向平面与纵向平面垂直，且知支撑臂旋转所在的平面为纵向平面，探头旋转头旋转所在的平面为衡向平面，同时支撑臂可带动探头旋转头在纵向平面内旋转。

根据实际测量条件需求，通过调节本实施例示出的探头支撑夹持机构中第二支撑臂6长直管插入第一支撑臂4的位置，即可调节测试探头在横向方向的初始测量位置，并通过第二支撑臂锁紧件5将第二支撑臂6与第一支撑臂4锁定；旋转第一支撑臂4，即可调节测试探头在纵向平面内的位置，通过第二刻度标识3-2相对第一刻度标识2-2的转动角度，即可知第一支撑臂4和测试探头转过的角度；调节探头旋转头19插入第二支撑臂6短直管的位置，即可调节测试探头在纵向方向的初始测量位置，同时旋转探头旋转头19，即可调节测试探头在横向平面内的位置，通过第四刻度标识20-1相对第三刻度标识6-2转过的角度，即可知测试探头转过的角度，然后通过第二支撑臂6短直管上的锁紧定位螺栓孔6-1将探头旋转头19固定。

本实施例示出的磁场测量装置能够在两个垂直方向上调节探头位置，同时在两个垂直平面内调节探头角度，可实现对探头进行大范围全方位定位，且结构简单、制造成本低，并结合电控移动机构实现高精度定位，避免了现有技术中探头支架测量范围局限、功能单一、适用性差及测试精度不高的问题；同时利用该探头支撑夹持机构对测量探头进行初始定位，再利用电控移动机构进行有效测量段的高精密定位，可以充分利用电控移动机构的有限行程，避免出现浪费和占用空间较大的情况。

图13为利用该测试装置对一种永磁转子测试的示意图，根据永磁转子实际高度，电控移动机构的Z轴位移行程无法直接达到永磁转子的有效空间测试范围，但其实际行程却大于永磁转子的有效空间测试范围，因此利用本实施例所述的探头支撑夹持机构，调节支撑臂和测试探头在纵向平面内的角度和高度，可以扩大探头的测量范围，使电控位移行程达到永磁转子的有效测试段，充分利用电控移动机构的有限行程。

图14为利用该测试装置对另一种永磁转子测试的示意图，根据永磁转子实际放置位置，利用本实施例所述的探头支撑夹持机构，调节支撑臂在纵向平面内的角度以及在横向方向的位置，实现测试探头对永磁转子的测量。以上实例体现了本实施例所述的探头支撑夹持机构大范围、全方位、多功能的特点。

实施例三：

如附图16所示，本实施例提供的磁体空间的磁场测量系统包括工控机24、与工控机24通讯连接的电机驱动控制器31和高斯计32。

所述高斯计32用于对接收的传感器信号进行处理并传输给所述工控机24，所述工控机24具有对所述高斯计32传输的数据进行存储、处理、显示等功能，同时可根据预设定位程序控制所述电机驱动控制器31对探头进行定位控制。

具体的，所述高斯计32具有对霍尔传感器的电压信号进行放大和A/D转换及数据处理与显示的功能，工控机与高斯计通过串口通信连接，可以实现对高斯计采集的数据进行存储、图像绘制，以及数据导出和显示的功能；所述高斯计可以是一维通道的高斯计，也可以是二维通道的高斯计和三维通道的高斯计，一维高斯计只能连接一个霍尔传感器，三维高斯计可以同时连接三个霍尔传感器，同时使用三个按X、Y、Z轴向布置的霍尔传感器可以较方便地得到磁体空间位置的磁场大小和磁场分布，因此三维高斯计分别连接X轴霍尔传感器34、Y轴霍尔传感器35、Z轴霍尔传感器可以得到沿X、Y、Z轴向的磁场Bx、By、Bz，通过简单计算还可以得到两两之间的磁场关系和合磁场B。

所述工控机24含有控制电机驱动和高斯计信号数据采集与处理的系统软件，包括驱动控制模块25，串口通信模块26，信号转换模块27，数据存储模块28，数据处理模块29，显示输出模块30。通过驱动控制模块25对电机驱动控制器31进行驱动控制。

所述电机驱动控制器31为所述电控移动机构的驱动控制端，其控制对象为X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和旋转移动机构的驱动电机，所述工控机24通过串口通信与电机驱动控制器31连接，通过工控机上的驱动程序软件输入端口即可实现对电控移动机构的定位控制。

实施例四：

针对实施例一或实施例二示出的磁体空间的磁场测量装置，本实施例提供了该磁场测量装置的一种测试方法，包括：

(一)安装测量平台和电控移动机构，调节水平调节脚轮，使光学平台水平；

(二)安装探头支撑夹持机构在电控移动机构的Z轴导轨支撑板上；

(三)根据实际测试条件需求，调节第二支撑臂插入第一支撑臂的深度，即调节测试探头在横向方向的初始测量位置，并利用第二支撑臂锁紧件将第二支撑臂固定在第一支撑臂上；

(四)根据实际测量条件需求，旋转第一支撑臂，并通过第二刻度标识相对第一刻度标识转过的角度，调节支撑臂和测试探头在纵向平面内的位置，并利用第一支撑臂锁紧件将第一支撑臂和第二支撑臂固定；

(五)根据实际测量条件需求，调节探头旋转头插入第二支撑臂短直管的深度，即调节测试探头在纵向方向的初始测量位置，同时旋转探头旋转头，并通过第四刻度标识相对第三刻度标识转过的角度，调节测试探头在横向平面内的位置，然后利用第二支撑臂短直管上的锁紧定位螺栓孔将探头旋转头固定；

(六)调试控制采集分析系统，确保控制测试系统正常运行；

(七)安装试样台，初步调节被测磁体与探头之间的测量位置，对于具有回转对称轴的被测磁体，调节试样台与旋转移动机构的同心度，固定试样台和旋转移动机构；

(八)调节电控移动机构，使探头精准定位于空间测试点；

(九)设置电控移动机构的测试路径，开展磁体空间磁场测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种磁体空间的磁场测量装置，其特征在于，所述装置包括探头支撑夹持机构、与所述探头支撑夹持机构连接的电控移动机构、与所述电控移动机构连接的试样台；

所述试样台包括磁体支撑夹具，所述磁体支撑夹具为非磁性材料，用于固定被测磁体，所述磁体支撑夹具为柱体结构，以调节被测磁体和旋转移动机构的同心度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电控移动机构包括旋转移动机构，所述磁体支撑夹具固定于所述旋转移动机构上，所述旋转移动机构用于对所述试样台进行旋转移动。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁体支撑夹具包括中空圆柱体和圆柱凸台，所述中空圆柱体径向上设有锁紧螺栓孔，所述圆柱凸台轴向上设有锁紧定位螺栓孔，通过所述锁紧定位螺栓孔将所述磁体支撑夹具固定在所述旋转位移台上。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，被测磁体与所述磁体支撑夹具的中空圆柱体配合的一端放入所述中空圆柱体中，并通过所述锁紧螺栓孔将所述被测磁体与所述磁体支撑夹具固定。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电控移动机构还包括按照空间坐标系方向排列的X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构分别用于带动所述探头支撑夹持机构在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上移动。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头支撑夹持机构包括支撑部分和与所述支撑部分连接的探头夹持部分；

所述支撑部分包括支撑臂座、第一支撑臂锁紧件、旋转刻度法兰、第一支撑臂、第二支撑臂锁紧件、第二支撑臂，所述探头夹持部分包括探头法兰、探头夹具、探头旋转头；

所述第一支撑臂锁紧件穿过所述第一支撑臂，并固定于所述支撑臂座上；所述旋转刻度法兰固定在所述第一支撑臂上，第一支撑臂旋转的角度通过所述旋转刻度法兰测量的角度读出；所述第一支撑臂插入所述支撑臂座中，并通过所述第一支撑臂锁紧件固定；所述第二支撑臂锁紧件套设于所述第二支撑臂上，并与所述第一支撑臂连接；

探头夹具用于将所述探头固定在所述探头法兰上；所述探头法兰通过所述探头旋转头的定位块定位；所述探头旋转头与所述第二支撑臂连接。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括放置所述探头支撑夹持机构的测量平台，所述测量平台包括光学平台和水平调节脚轮；所述水平调节脚轮置于所述光学平台下端，用于调节所述光学平台的水平度。

8.一种磁体空间的磁场测量系统，其特征在于，所述系统包括工控机、与工控机通讯连接的电机驱动控制器和高斯计；

所述高斯计用于对接收的传感器信号进行处理并传输给所述工控机，所述工控机具有对所述高斯计传输的数据进行存储、处理、显示等功能，同时可根据预设定位程序控制所述电机驱动控制器对探头进行定位控制。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工控机包括驱动控制模块、串口通信模块、信号转换模块、数据存储模块、数据处理模块、显示输出模块等中一个或多个。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电机驱动控制器用于在所述工控机的控制下对探头进行旋转移动控制或X、Y、Z轴方向上的移动控制。

11.一种磁体空间的磁场测量方法，其特征在于，包括：

S1、安装测量平台和电控移动机构，调节水平调节脚轮，使光学平台水平；

S2、安装探头支撑夹持机构在电控移动机构的Z轴导轨支撑板上；

S3、根据实际测试条件需求，调节第二支撑臂插入第一支撑臂的深度，即调节测试探头在横向方向的初始测量位置，并利用第二支撑臂锁紧件将第二支撑臂固定在第一支撑臂上；

S4、根据实际测量条件需求旋转第一支撑臂，并通过第二刻度标识相对第一刻度标识转过的角度，调节支撑臂和测试探头在纵向平面内的位置，并利用第一支撑臂锁紧件将第一支撑臂和第二支撑臂固定；

S5、根据实际测量条件需求，调节探头旋转头插入第二支撑臂短直管的深度，即调节测试探头在纵向方向的初始测量位置，同时旋转探头旋转头，并通过第四刻度标识相对第三刻度标识转过的角度，调节测试探头在横向平面内的位置，然后利用第二支撑臂短直管上的锁紧定位螺栓孔将探头旋转头固定；

S6、调试控制采集分析系统，确保控制测试系统正常运行；

S7、安装试样台，初步调节被测磁体与探头之间的测量位置，对于具有回转对称轴的被测磁体，调节试样台与旋转移动机构的同心度，固定试样台和旋转移动机构；

S8、调节电控移动机构，使探头精准定位于空间测试点；

S9、设置电控移动机构的测试路径，开展磁体空间磁场测量。